레고 마인드스톰 공 수집 로봇 프로젝트 제안서

소개글

레고 마인드스톰 공 수집 로봇 프로젝트 제안서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 프로젝트 설명
1. 프로젝트 개요
2. 프로젝트 목적
3. 프로젝트 범위

Ⅱ. 문제정의 및 목표기능
1. 문제 정의
2. 목표 기능

Ⅲ. 기존 결과물에 대한 연구

Ⅳ. 요구조건 분석
1. 시장 요구사항
2. 쌍별 매트릭스
3. 목표트리
4. 요구사항 명세서
5. 요구사항 트레이드 오프 매트릭스
6. 공학적 트레이드 오프 매트릭스
7. 품질의 집

Ⅴ. 개념 설계를 위한 후보군
1. 대안 제시
2. 대안 평가
3. 대안 결정

Ⅵ. 선택된 개념설계
1. 스케치
2. 주요 기능

Ⅶ. 프로젝트 일정

본문내용

작동이 끝날 때까지 모을 수 있도록 한다.
④ 그물망을 이용한 기계
레고 마인드스톰을 2개 사용할 수 있다는 가정하에 나온 아이디어로, 오토바이 모양으로 몸체를 조립 한 후에 두 개의 오토바이에 모두 그물을 달아 경기장을 각자 반대방향으로 쭉 돌도록 한다. 두 어선이 고기를 잡는 방식에서 아이디어를 얻었고, 이렇게 경기장을 돌아 만난 로봇은 각자 그물을 물레에 돌려 서로 잡고 있는 그물의 길이를 줄여 공이 로봇 근처에 모두 모이도록 한다.
→ 마인드스톰을 하나 사용하는 방식으로 변경했을 때, 사륜차에 진행방향의 모서리에 공이 있을 경우를 대비하여 벽쪽에 공을 쳐낼 수 있는 팔을 달아준다. 제일 처음 기계는 4군데 모서리 중 한 곳에 삼각형 모양으로 된 공을 수집할 수 있는 바스켓을 위치시킨 후, 경기장 모서리를 한바퀴 돌며 그물망을 뿌려준다. 모서리를 모두 돌아 바스켓의 위치에 도달했을 때 뿌려놓은 그물망을 다시 회수하면 그물망이 점점 좁혀지며 바스켓 안에 공이 모두 들어간다. 바스켓에 담긴 공은 팔을 달아 경기장 밖에 있는 공 수거함으로 옮겨질 수 있도록 한다.
2. 대안 평가
Selection Criteria
weight
Alternative
흡입식
집게
컨베이어 벨트
그물망
공 회수율
0.24
0.25
0.25
0.25
0.25
사용의 편의성
0.16
0.25
0.25
0.25
0.25
작동성
0.12
0.25
0.15
0.3
0.3
신속성
0.28
0.25
0.15
0.2
0.4
신뢰성
0.16
0.3
0.15
0.3
0.25
경제성
0.04
0.1
0.4
0.2
0.3
score
1.00
0.25
0.2
0.25
0.3
기본적으로 쌍별 매트릭스에서 평가된 항목들을 하나하나 살펴보자면 공회수율과 사용의 편의성은 프로그래밍을 어떻게 하느냐에 따라 달라지므로 자체적으로 평가점수에 차등을 두기가 어려웠기 때문에 모두 동등하게 평가했고, 기계가 사용될 수 있는 온도, 습도 등과 같이 내구도를 평가하는 작동성에서는 팔을 이용한 집게 방식 기계가 가장 약할 것으로 생각되어 최저점을 주고, 몸통에 컨베이어벨트를 달아준 방법과 그물망 방법이 가장 단단할 것 같아 0.3으로 같은 점수를 주었다. 그물망으로 경기장의 모서리만 돌면 모든 공을 수집할 수 있기 때문에 그물망 방법이 가장 빨라 최고 높은 점수를 주었고 집게를 이용한 방법은 공을 모은 후에 컨베이어벨트를 통해 공을 다시 옮겨줘야 하므로 가장 긴 시간이 걸릴 것이다. 오작동 및 고장 횟수는 컨베이어벨트와 흡입식이 가장 적을 것 같아 0.3의 점수를 주었고, 집게를 이용한 방식이 오류가 날 수 있으므로 가장 낮은 점수를 얻었다. 제조비용을 고려한 경제성은 집게를 이용한 방식이 다른 요소들이 필요 없으므로 가장 적은 비용이 들 것이고, 흡입식 방법이 필요로 하는 다른 재료비용이 소요될 것 같아 가장 낮은 스코어를 받았다. 가중치와 모든 스코어를 계산한 결과 그물망 방식이 거의 모든 항목에서 좋은 점수를 받았고 최종 결과 점수 또한 높아 제시된 문제 해결 방법으로 채택되었다.
3. 대안 결정
제시된 4가지 후보와 평가 항목들을 비교한 테이블을 참고하면 흡입식 기계의 전체평가 스코어는 0.25, 집게를 이용한 방법은 0.2로 가장 낮은 평가 점수를 보였다. 컨베이어벨트를 이용한 방법은 0.25로 흡입식 기계와 같은 평가 점수를 얻었고, 그물망을 이용한 방법이 평가점수 0.3으로 가장 높은 점수로 나타났다. 최종적으로 그물망 기계가 평가항목을 고려했을 때 4가지 후보군 중 가장 적합한 방법이라 할 수 있으므로 4번째 그물망 방법을 채택하기로 했다. 기본적인 틀은 그물망을 이용해 공을 줍는 방식을 사용하되 이 방법을 택했을 시, 빈약한 부분들은 아이디어 회의 및 자료수집을 통해 보충하여 완성도를 높이기로 했다.
Ⅵ. 선택된 개념설계
1. 스케치
2. 주요기능
우리가 생각한 설계에서 문제점을 살펴보면 요구하는 조건에서 신속하게 모든 공을 줍는 것이 가장 중요하다고 생각했는데, 1~3번 후보 설계군을 살펴보면 모두 1.5m×1m의 모형골프장을 모두 스캔해야 된다는 것이다. 만약 만들어진 로봇의 넓이가 좁을수록 골프장을 스캔해야 하는 숫자는 더 많아지는 것이다. 하지만 4번 설계를 사용하면 골프장의 모서리만 한번 스캔하면 끝나기 때문에 4번 설계를 보완하는 방법을 채택했고, 단 오토바이 모양으로 설계했을 경우 잘못하면 몸체의 무게가 너무 가볍거나 쓰러질 위험이 있기 때문에 이 점을 보완해서 사륜차 혹은 탱크 모형으로 설계하도록 한다. 사용되는 센서는 울트라센서, 터치센서, 라이트센서, 사운드센서를 모두 사용하기로 했으며 울트라센서는 로봇의 진행방향 쪽에 공이 있을 경우를 감지해 공을 쳐서 경기장 안쪽으로 보내기 위해 사용한다. 터치센서는 경기장 구석 바스켓에 모인 공을 바깥의 바구니로 옮길 때 집게를 이용해 위에서 바스켓을 들어 올릴 때 사용하고, 라이트센서는 조도를 읽어 일정 기준 이하일 경우 불이 들어오도록 한다. 마지막으로 사운드센서는 시작, 오류 시 경보음, 끝을 알리기 위한 용도로 사용한다.
공 줍는 기계가 공을 잡아 바스켓에 담는 과정은 먼저 임시로 보관 할 바구니를 모서리 한 쪽 구석에 놓는다. 로봇은 모서리를 따라서 골프장을 돌면서 그물망을 펼친다. 경기장에 그물이 다 펼쳐지면 공과 함께 그물을 걷는다. 그리고 그물에 걸린 공과 함께 임시로 보관한 바구니에 넣은 후 집게를 이용하여 밖에 있는 바구니에 담는다.
Ⅶ. 프로젝트 일정 : 10월 31일~12월 5일
31
1
2
3
4
5
6
제안서 작성
레고 Mindstorm NXT를 이용한 로봇 조립
제안서 수정 및 보완
재료 구입 및 자료수집
아이디어 회의
7
8
9
10
11
12
13
레고 Mindstorm NXT를 이용한 로봇 조립
재료 구입 및 자료수집
로봇 C, 브릭에 대한 이해
14
15
16
17
18
19
20
레고 Mindstorm NXT를 이용한 로봇 조립 (수정)
코딩
21
22
23
24
25
26
27
레고 Mindstorm NXT를 이용한 로봇 조립 (수정)
최종 수정
코딩
28
29
30
1
2
3
4
최종 수정
Test 및 결과물 보고

키워드

레고,   마인드스톰,   NXT,   공 수집,   프로젝트,   제안서