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한국의 고령화 문제가 심각한데, 고령 인구가 이미 18.4%로 초고령 사회로 진입하면서 어르신들의 안전 문제가 대두되고 있다. 기존의 보행기는 불편한 어르신들에게 제한적이며, 휠체어는 팔이 약한 어르신들에게 불편함을 줄 수 있다. 전동 휠체어는 운동 부족 우려가 있어 건강을 악화시킬 수 있다. 이에 우리 팀은 어린이용 보행기를 차용하여 노인용 이동 보조장치를 개발했다. 이 장치는 부딪힘 방지와 걷기 운동 도우미로 기존 모델을 대체하며, 관성측정장치와 모터로 걷기를 도와 건강과 편의를 모두 고려한 맞춤형 솔루션을 제공한다. 주제어: 아두이노, 보행기, 압력센서, 걸음패턴
본 연구의 목적은 배드민턴 경기에서의 셔틀콕 인/아웃을 자동으로 판정하는 시스템을 개발하는 데 있다. 크기가 작고 속도가 빠른 셔틀콕의 특성상 배드민턴 경기에서는 오심이 발생할 확률이 높다. 이를 해결하기 위하여 여러 심판이 배정되지만, 이는 많은 인력을 필요로 하며 경기 진행 동안 심판의 심리 적/체력적 한계로 인한 영향도 무시할 수 없다. yolov5 모델을 이용하여 노란색 플라스틱 셔틀콕을 학습시키고, 허프 변환을 이용하여 배드민턴 코트의 라인을 추출하는 과정을 거쳐 셔틀콕과 인/아웃 라인의 직선 방정식을 파악하였다. 셔틀콕이 바닥과 충돌 시에 속도의 방향이 급변하는 것을 이용하여 낙하 순간을 파악하고, 셔틀콕의 운동 경로와 셔틀콕을 인식한 바운딩 박스의 교점으로써 착지 좌표를 구하 였다. 인/아웃 라인의 직선 방정식으로 부등식을 세워 인/아웃을 판정한 결과 84%의 정확도를 보였다. 향후 프레임 간격이 좁은, 더 성능이 좋은 장비를 이용한다면 정확도를 높일 수 있을 것이다. 주제어: 배드민턴, 셔틀콕, 판정, AI, yolov5
한국에서 화재 원인 중 2위로 꼽히는 전기화재를 문제점으로 인식하고, 전선을 현재 점검 주기보다더 자주 점검하는 로봇을 고안하였다. 전선을 추적하기 위해 적외선 센서 기반의 라인트레이서를 채택하였다. 전선의 상태 및 온도를 YOLOv5 이미지 분류 모델로 판단하고, 그 결과와 로봇의 좌표를 사용자에게 전송하여 로봇의 진행 여부를 사용자가 결정하게 하였다. 이미지 분류 모델은 0.81 의 정확도를 보였다. 홀 센서로 전선 주위 자기장을 측정하여 이상 전류로 전선의 결함을 검출하였 다. 로봇을 기반으로 하면 결함의 좌표를 전송하기에 TDR기술보다 오차가 적고, cm 단위의 오차를 보인다. 본 연구의 로봇 시스템은 전기화재를 예방할 뿐만 아니라 변형하여 공중에 와이어가 사용되는 곳에 응용할 수 있다. 주제어: 로봇, 전기화재, 전선, 이미지분류, 예방
최근 전자기기의 성능이 증가함에 따라 냉각에 필요한 방열판과 그 효율에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 소형 장치의 칩셋의 경우 방열 성능이 부각되지 않았기에 그런 장치들의 방열성능을 평가할 수 있는 장치가 존재하지 않았다. 또한 대류가 유체의 이동을 유도하는 것이 분명해보이나, 풍속계를 활용하는 실용적이고 즉각적인 측정 장치가 존재하지 않는다는 점이 대두되었다. 또한 그런 작은 장치에 대해 구현하기 위한 한계가 많이 존재하기에, 그 한계를 넘어 보아야할 필요성을 느끼게 되었다. 이 연구는 소형 냉각 장치의 방열 성능을 평가하기 위한 측정 장비를 제작하고, 방열 성능의 기준을 제시하는 것을 목표로 한다. 주제어: 방열 성능, 히트싱크, 풍속, 유체 흐름
본 연구는 사용자가 턱걸이(풀업) 수행 시 사용되는 주 근육의 근전도를 측정하여, 사용자의 자세를 평가하는 시스템을 구성하는 연구이다. 측정된 주 근육의 근전도를 바탕으로 사용자의 주요 근육의 협응을 평가하는 것을 기본 원리로 한다. 주어진 근전도 값을 정량적으로 활용하기 위해, 본 연구에 서는 동적인 근육 동작에서 근전도 센서를 정규화할 수 있는 지표를 찾는 것을 목표로 했다. 특히, 다양한 전처리 방식과 더불어, 선형 회귀 분석과 로그 함수형 회귀 분석 모두 유효한 의미를 가지는 분석이라고 결론 지어졌으며, 개개인에 맞춰서 최적화된 회귀 분석 방법을 결정하는 방식의 시스템을 구축했다. 풀업 과정에서 측정된 이두근과 광배근의 EMG 신호를 회귀 예측하여, 그립 너비에 따른 두 근육의 개입률 변화가 유의미한 경향을 보였음을 확인했고, 예측된 두 근육의 수축력 자체는 의미 없는 값이지만, 두 수축력 간의 비율에 턱걸이 숙련도와 유의미한 관계가 있음을 밝혔다. 해당 지표를 사용자가 자세를 교정하는데 도움이 될 수 있을 것으로 보인다. 주제어: 근전도 신호, 홈트레이닝, 회귀 분석, 근력 운동
새로 방문하는 건물에는 건물 내부 구조 및 위치를 알려주는 로봇이 필요하다. 특히 물품 배송과 같은 기능도 있다면 더욱 필요하다. 이 연구는 세종과학예술영재학교를 방문하는 사람들과 교직원 들을 위한 서비스 로봇을 제작하는 연구로 라이다 센서와 라즈베리파이, 엔코더 부착 모터를 사용 해서 만든 로봇과 ROS, SLAM을 활용한 자율주행을 제작한다. 그 과정에서 가상환경에서의 시뮬레 이션 과정과 함께 로봇을 표시하기 위한 URDF 파일을 제작하기도 하고, 실제 이륜구동 로봇의 주행을 위해 모터 속도의 PID 제어를 진행한다. 주제어: 서비스 로봇, ROS, LiDAR, SLAM, 자율주행
말라리아는 글로벌 보건 문제로서 조기 진단과 정확한 치료가 필수적이다. 현재까지 말라리아 진단은 주로 기생충의 혈액 도말을 현미경으로 관찰함으로써 이루어졌으나, 이 방법은 오류의 여지가 크고 진단 지연을 초래할 수 있다. 본 연구는 딥러닝 기술을 적용하여 전통적인 진단 방법과 비교 하여 딥러닝 모델이 기생충 감지에 있어서의 효율성과 정확도를 어떻게 개선하는지를 분석하였다. 이 과정에서 추가적으로 다양한 노이즈 조건을 적용하여 모델의 강인함을 평가하였다. 실험 결과, ResNet18과 ViT32 모델이 Gaussian과 Gamma 노이즈가 첨가된 데이터셋에서 우수한 성능을 보였다. 이는 복잡한 실제 환경에서의 말라리아 진단에서도 높은 효율성과 정확도를 달성할 수 있음을 시사한다. 주제어: 말라리아 검출, 딥러닝, 종 모양 노이즈
플라이휠 에너지 저장 시스템(FESS)은 해상 발전의 불균일한 에너지 출력을 안정화하는 경제적이고 친환경적인 방법을 제공한다. 본 연구는 해상 발전 시스템 의존도 증가에 따른 에너지 저장 수요의 확대에 대응하기 위해 FESS를 이용한 해저 환경에서의 에너지 저장 방식을 연구한다. 플라이휠 및관련 시스템을 설계하고, 자기부상 방식을 통해 에너지 손실을 최소화하는 자기 베어링을 적용한다. 전력 변환 모터와 교류 발전기를 포함한 회로 설계를 통해 플라이휠의 안정적인 회전 속도를 유지 하고, 구조적 안정성을 실험적으로 검증한다. 본 연구는 자기 부상형 플라이휠의 설계를 제시할 것이며 이는 해상 발전의 안정성을 높이고 환경 오염을 방지하며 고질적인 경제적, 설비적 문제를 해결할 것이다. 주제어: 플라이휠 에너지 저장 시스템 (FESS), 자기 부상형, 해상 발전, 안정적인 출력, 교류 발전기
본 연구에서는 시각장애인 사용자에게 객체인식을 통해 위험요소로 인식한 객체에 한해 객체 정보와 거리 정보를 전달해주는 시스템을 제작했다. 시각장애인은 보행할 때 흰 지팡이와 점자블록에 절대적으로 의존한다. 하지만 이것이 완전히 시각장애인을 보호해주진 못한다. 여러 통계 자료를 통해 알 수 있듯이 볼라드나 공중에 있는 물체, 사람 등으로 인해 다양한 사고가 발생한다. 이런 한계를 극복하기 위해 RGB 카메라와 LiDAR 센서의 정보를 결합했고, 시각장애인 보행에 위험요소로 작용할 것이라 판단한 객체의 Custom Dataset을 제작해 YOLOv5와 YOLOv8 기반 알고리즘을 학습시켜 성능을 비교했다. 이후 최종적으로 선정한 YOLOv8 기반 알고리즘으로 장치를 개발했다. 주제어: 시각장애인, YOLO, LiDAR, Custom Dataset
세종시의 교통 분담률은 승용차가 45.4%로 압도적으로 높은 비율을 차지한다. 본 연구에서는 낮은 수요로 인해 큰 효과가 나타나지 않는 BRT 전용차선을 활용하기 위해 BRT 전용차선을 승용차와 공유하는 방식을 통하여 교통체증을 완화시키는 것을 목표로 한다. 이를 위해 전용차선이 있는 고가도로 주변을 교통 시뮬레이션 프로그램인 Vissim을 통해 구현하며 그 과정에서 객체 추적 프로그 램을 이용하여 교통량을 수집하고 사용한다. 마지막으로 실행시켜 개선 효과가 나타나는지 확인한 다. 주제어: 교통체증, BRT(간선급행버스체계), 전용도로, 시뮬레이션
현재 시각장애인이 구매하고자 하는 식품에 대한 정보를 얻을 수 있는 방법으로는 점자를 읽거나, 카메라에 인식되는 글자를 읽어주는 어플리케이션을 사용하는 방법이 있다. 그러나 상품명까지 알수 있도록 점자가 표기된 제품은 거의 없으므로 어플리케이션을 이용하는 경우가 많다. 현재 시중에 출시되어있는 어플리케이션은 식품 정보란과 같이 많은 양의 글자가 압축된 경우, 원하는 정보가 나오기까지 불필요한 정보를 듣는 데에 불필요하게 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다. 이러한 단점은 시각장애인의 식품 구입을 어렵게 한다. 또한 알레르기성 성분과 같은 정보를 모른 채구입한다면 건강상의 문제가 생길 수도 있다. 본 연구의 목적은 OCR과 웹 크롤링, TTS와 STT 를 사용하여 시각장애인이 구매하고자 하는 식품에 대해 원하는 정보만을 빠르고 편리하게 얻을 수 있는 어플리케이션을 개발하는 것이다. 이를 통해 시각 장애인의 안전한 식품 구입을 돕는 다. 주제어: 시각장애인, 맞춤형 정보, 식품 정보, 문자 인식, 웹 크롤링
최근 자연어 인식 기술과 인공지능의 발달로 CNN 알고리즘을 활용한 손 글씨 인식 연구가 관심을 끌고 있다. 본 연구는 단답형 수학 문항 자동 채점 시스템 구축을 통해 수학 교육의 효과를 높이려고 한다. 이러한 목적 달성을 위해 단답형 수학 문항 자동 채점을 위한 숫자 인식 프로그램을 개발 하였고 높은 정확도를 보이는 것을 확인하였다. 본 연구는 단답형 수학 문항 자동 채점 프로그램 개발을 위한 기초 연구이며 토대가 되는 연구라는 측면에서 만족할만한 결과를 이끌어 냈다. 채점과 답안 위치 탐색 등의 방면에서 프로그램의 지속적인 보완과 검증이 필요할 것이다. 주제어: CNN, 딥러닝, OCR, 숫자 인식, 자동 채점