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[A-3 / 16이즈백] 엘리베이터와 연동한 스마트 배송로봇

  • 작품구분일반형
  • 공개여부공개
  • 카테고리전자, 전기, 기계, 유통/물류
  • 등록일2022-09-10
  • 팀원(공동개발자)이화준 김승우 윤정섭
  • 출품 경진대회제18회(2022년) 창의적종합설계경진대회

상세설명

1. 수행배경

  • 코로나 19 확산 후 사람들이 집에 머무는 시간이 늘어나면서 많은 물품을 배달로 주문하는 것이 주요 트렌드로 자리 잡았다. 이는, 전체 배달 음식 수요와 마찬가지로 택배 또한 수요가 증가했다.

    물류가 늘어나는 상황에서 조금 더 효율적으로 배송할 수 있는 로봇을 만드려고 한다. 택배 기사가 엘리베이터를 타고 위로 올라가지 않고 1층 로비에 있는 로봇에 물품만 넣으면, 로봇이 자율 주행을 통해 원하는 호 수 문 앞에 배송할 수 있다.

2. 수행기간

  • 3 ~ 4월 : ROS2
    ROS에 접하는게 처음이라 ROS2 기초에 대해 공부하는 기간이었다. work space 구조 및 생성 방법, 시뮬레이션 툴 gazebo, Launch file 코딩, ROS2의 메세지와 관련하여 Topic, Service, Action에 관하여 직접 코딩하는 시간을 가졌다.
  • 5월 : 아이디어 구체화 기간
    아이디어를 정한 후 센서 프레임 , 등 어떻게 제작해야 할 지에 대한 고민과 서버의 필요 유무에 대한 회의가 이루어졌다. 로봇 제작부터 소프트웨어까지 기간 내에 완성하기 어렵다 판단하여 github에서 linorobot2를 참고하여 제작하고자 하였다.  로봇 프레임은 알루미늄 프로파일로 결정하였으며 조향장치 제작 어려움에 있어 다방향 주행이 가능한 메카넘 휠로 제작하기로 하였다.

  • 6 ~ 7월 : Linorobot2 분석 기간
    메카넘 휠 관련 운동학 수식을 공부하고, Motor의 Encoder를 활용하여 로봇의 Vx, Vy를 측정, IMU로 Vyaw 값을 측정하는 부분을 이해하였다. 설계도에 맞게 주문한 프로파일과 나무 조립 및 LiDAR 고정 등 로봇의 형태를 잡아가는 단계였다. slam, Nav에서우리의 모델을 적용시키기 위하여 rviz를 통해 로봇을 description하였다. 
  • 7월 : slam 및 서버
    원하는 목적지로의 배송을 위해 slam toolbox를 활용하여 7호관 3층 맵을 제작하고자 하였다. 이 때, 서브보드인 teensy와 모터드라이버의 회로 연결 및 로봇의 속도를 조정하는 시기였다. 또한, 도착한 목적지를 고객에게 전송하는 시스템을 구축하고자 서버를 생성하였으며 직접 로봇에서 찍은 사진을 전송해 숫자만 검출하여 재전송해주는 알고리즘도 구현하였다.

  • 8월 : Nav2 및 엘리베이터 연동
    같은 층에서의 자율주행도 오차가 발생하여 소프트웨어 및 하드웨어적으로 디버깅을 한 시기이다. 특히, 목적지에 도달하였을 때의 로봇 heading이 정확하지 않은 점을 고려하여 IMU의 위치 및 안정된 고정을 신경쓰고자 하였다. 또한, 자율주행이  Differential Drive가 아닌 Omnidifferential Drive 주행을 하도록 Nav2 plugin에 대해 분석하는 시간을 가졌다.
    엘리베이터와의 연동은 현대 스마트 엘리베이터 API를 활용할 수 없음에 타회사와의 미팅도 있었지만, 작동 중인 엘리베이터의 신호선을 빼오는 것은 힘들어 보였다. 이에 버튼을 눌러주는 핑거봇을 활용하여 Jetson Nano와 연동하는 기간이었다.
  • 9월 : 소프트웨어 검증 및 테스트
    자율주행, 핑거봇, 물품 내려놓기, 서버에 찍은 사진 전송하기 등 여태 부분적으로 제작한 소프트웨어를 융합하는 기간이었다. slam을 통해 생성한 지도는 엘리베이터가 닫혀있었기에 지도를 수정하는 부분부터 서브보드의 과열 발생으로 마지막으로 오류를 찾아가는 시기였다.

3. 개발작품 설명

  • 엘리베이터와 연동된 스마트 배송 로봇은 코로나 19 상황에서 증가하는 배송으로 인해 생긴 엘리베이터 점유현상을 해결하고자 함에 있다. 이 작품은 택배 기사가 로봇에 물건과 배송 호 수를 넣어 줬을 때, 스스로 엘리베이터를 누르며 다른 층까지 배송을 할 수 있는 로봇이다. 기존 로봇은 고객이 직접 수령하는 방식이지만, 이 작품은 컨베이어 벨트를 활용하여 문 앞에 둘 수 있기에 많은 양의 택배를 넣을 수도 있다. 실제 택배기사가 문 앞에 택배를 두고, 사진을 찍어 고객에게 전송해주는 방식 또한 채택하고자 서버를 생성하여 로봇이 찍은 사진을 전송하는 기능도 제작하였다.

4. 활용방안

  • 고객이 직접 수령하는 방식이 아닌 문 앞에 배송하는 방식 한꺼번에 많은 택배를 옮김으로써 엘리베이터 점유 현상을 줄일 수 있다.
  • 이 이외에도, 회사 내부의 서류 전달 또는 점심시간 이후 나오는 그릇을 1층으로 한 번에 모아주는 역할로도 사용될 수 있다. 이 또한, 엘리베이터 점유 현상을 줄일 수 있다.

소개 영상

소개 슬라이드

기타자료

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