캡스톤 디자인에 참여했던 에어봇!
에어봇이란 자율주행 공기청정기를 뜻 합니다
미세먼지로 인해 공기청정기를 가정에서 많이 사용하는데,
각 방마다 놓기 비용적 측면에서 부담스럽고 부피도 차지하기 때문에
여러모로 효율적이라 생각하여 프로젝트를 진행했습니다.
에어봇의 알고리즘은 각 방을 돌며 공기 품질을 측정,
공기 품질이 나쁜 곳을 정화하고
일정 수치에 도달하면 다른 공간으로 이동하는 방식입니다!
아두이노와 각종 모듈을 통해서 구현한 과정 및 사진을 첨부합니다!
처음엔 아두이노와 블루투스 모듈 연결 테스트를 진행했습니다
이번 프로젝트에서 안드로이드 앱과 블루투스로 연동하여 스마트폰으로도
공기품질을 확인할 수 있도록 하기 위함입니다!
파란색 모듈이 바로 공기 품질 측정 모듈입니다
공기 품질 측정 모듈을 통해 대기질을 측정하고 아두이노에서
정상적으로 값을 받아오는지 테스트를 진행했습니다.
미세먼지, 포름알데히드, 온도, 습도 값을 측정하여 전달해 줍니다.
에어봇은 각 방을 돌아다니며 공기 정화를 하기 때문에
유선 전원 공급 방식은 이동에 한계가 있습니다
따라서 충전지를 이용한 외부 전원 공급 방식을 채택하였고
스텝다운 모듈을 이용해 전압 조절 후
아두이노 및 모듈에 전력을 공급하는 방식을 채택했습니다!
미세먼지 흡입을 최대화하기 위해서
소음이 적은 고성능 대형 쿨러를 선택했습니다.
공기 정화 필터는 원기둥 형식의 필터를 사용하여 전 방향으로
공기를 흡입하고 쿨러를 이용해 위쪽으로 정화된 공기를 배출합니다.
충전지를 통해 전원이 공급되고
아두이노와 각종 모듈이 정상적으로 작동하는 모습입니다!!
앱을 통해서 공기 품질을 확인할 수 있지만
에어봇에서도 눈으로 확인할 수 있어야겠죠?!
그래서 미니 디스플레이를 장착했습니다
정상적으로 센서값을 받아오는 모습을 볼 수 있습니다.
프로젝트 마무리 부분에서
미세먼지 수치, 온도, 습도도 나타내도록 코딩할 예정입니다!
에어봇의 공기청정기 역할을 하는 상단부의 모듈들이
정상적으로 테스트되었습니다!!
스마트폰에 보이는 화면은 제가 직접 제작한 안드로이드 앱입니다
공기품질측정 센서는 미세먼지 크기별로 측정하여
여러 데이터들을 보내주기 때문에 배열을 이용하여 데이터를 전달받도록 구현했습니다!
상단부의 알고리즘 방식으로는
공기품질측정 센서가 주기적으로 아두이노에 데이터를 전달하면
조건문을 통해 대기질에 따라 쿨러의 속도가 변하며 경고음이 나도록 구현했습니다.
전달받은 값은 실시간으로 디스플레이에 나타나며
블루투스 모듈을 이용해 안드로이드 앱과 연동됩니다.
이로서 에어봇의 상단부인 공기청정 기능 구현이 완료되었습니다!
에어봇 프로젝트는 상단부와 하단부로 개발 분담을 했습니다
상단부와 하단부의 개발이 완료가 되면 통합하는 방식입니다.
에어봇 본체에 장착하기 전에 박스를 이용해서 테스트용도로 만든 사진입니다
하단부는 상단부와 마찬가지로 충전지를 이용하여 전원을 공급하고
초음파 센서 3개를 이용하여 각 방향에서 장애물과의 거리를 측정합니다.
장애물이 있을 경우 양쪽 바퀴에 달린 모터 2개를 이용하여
제자리 회전, 방향전환 및 주행을 하도록 구현하였습니다.
에어봇과 연동되는 안드로이드 앱도 초안을 거쳐
디자인 및 버그도 정상적으로 수정하여 오류 없이 값을 잘 받아오는 모습을 볼 수 있습니다.
보내기 버튼을 클릭하여 공기청정기의 팬 속도를 사용자가 지정할 수 있도록 했습니다.
ex) 자동, 1단계, 2단계, 3단계
에어봇 외형은 온라인에서 공기청정기 느낌이 나는 쓰레기통 중에 이쁜 걸로 골랐습니다..
필터 및 부품들이 들어가기 딱 맞는 적당한 사이즈였습니다.
단점은 쓰레기통이다 보니 측면에 공기 흡입구가 없어서
하나하나 뚫어서 만들기로 결정했습니다.
내부에 공기 청정 필터를 넣고 위에 팬을 장착했습니다!
팬과 필터의 남는 공간은 박스를 잘라 공기가 흡입, 배출되게 했습니다.
수십 개가 되는 공기흡입구를 일정하게 드릴로 하나하나 다 뚫었습니다
아래 부분은 초음파 센서 구멍을 뚫어 외부로 노출시켰으며
장애물을 각 방향에서 인식할 수 있도록 했습니다.
안드로이드 앱에서 공기 품질을 확인할 수 있지만
에어봇에서도 공기 품질을 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 띄워줍니다.
pm 2.5 크기의 미세먼지 수치와 온도, 습도를 알려줍니다.
자율주행 테스트는 실내, 실외 테스트를 진행하였습니다
실외테스트에선 박스를 이용하여 넓은 코스를 만들고
초음파 센서와 모터의 정상 작동 유무를 테스트했습니다.
실내 테스트는 장애물을 설치한 뒤
정상적으로 멈추고 이동하는 움직임 테스트를 진행했습니다.
에어봇 프로젝트를 진행하며 잠까지 반납하며 열심히 해준 에어봇 팀원들입니다.
대학교 시절 진행한 프로젝트 중에 가장 재미있었고 기억에 남는 프로젝트였습니다.
