[창의공학설계] 시각장애인을 위한 물체인식 초음파 안경 설계 보고서
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소개글
[창의공학설계] 시각장애인을 위한 물체인식 초음파 안경 설계 보고서에 대한 자료입니다.
목차
1. 개요 및 요약
2. Problem Definition
(1) 문제 선정 계기
(2) 선정된 문제의 현실적인 문제
1) 시각의 중요성
2) 사회의 시각장애인 복지 여건 부족
3) 보행보조 기구의 한계
(3) 이번 프로젝트의 목표
3. Brainstorming
(1) 시각 장애인 보조기구에 대한 의견
1) 시각장애인이 느낄 수 있는 감각에는 어떤
것들이 있는가?
2) 전방을 효과적으로 인식할 수 있는 방법에는
어떤 것들이 있는가?
(2) Brainstorming 단계로 얻은 결과
4. Research & Investigation
(1) 실행방안 및 조사 내용
1) 인터넷 조사
2) 시장조사
(2)이번 단계로 얻은 결과
5. Criteria & Constraints
(1) Customer Requirement
(2) Company Requirement
(3) 이번 단계로 얻은 결과
6. Exploring Possibilites
(1) 가능성 조사
1) 각 항목에 대한 세부 조사
2) 구동 원리에 대한 가능성
3) 재료에 대한 가능성
(2)이번 단계로 얻은 결론










7. Selecting an Approach
(1) 구동 원리에 대한 Decision Matrix
(2) 디자인에 대한 Decision Matrix
(3) 재료에 대한 Decision Matrix
(4) 이번 단계로 얻은 결론
8. Developing a Design Proposal
(1) 제품의 Design에 관한 회의
(2) 기존의 부품들을 이용한 디자인
1) 차폐시트
2) 반도체 집적회로 소자의 구동 전류 조절장치
3) 제품의 디자인
(3) 이번 단계로 얻은 결과
9. Making a Model or Prototype
(1) 내부 전자석의 디자인
(2) 외부 케이스의 디자인
(3) 제품의 Prototype
(4) 이번 단계에서 얻은 결과
10. Test and Evaluating
(1) 소비자 평가 계획
1) 평가기준 설정 & 이유
2) 평가표
(2) 공학적 평가 계획
1) 평가기준 설정 & 내용
(3) 이번 단계에서 얻은 결과
11. Refining
(1) 초음파 안경 성능 시험을 통한 개선점
(2) 데이터 칩 성능 시험을 통한 개선점
(3) 점자식 도출판 성능 시험을 통한 개선점
(4) 기계적 물성 시험을 통한 개선점
(5) 전자파 시험을 통한 개선점
(6) 물리 화학적 시험을 통한 개선점
12. Creating or Making
(1) 점자 장치
1) 점자 장치 도면
2) 점자 장치의 분해도와 모형
(2) 케이스 모형
(3) 완성된 제품의 도면과 모형
13. Conclusion
14. Appendix


본문내용
6 . Exploring Possibilities
제품의 실현 가능성에 대한 조사. 이전의 단계에서 입력장치는 초음파 안경으로 정하였으므로,
출력장치인 점자를 구현하기 위한 가능성 조사.

(1) 가능성 조사

1) 각 항목에 대한 세부 조사
구분 세부항목 정의
구동원리에 대한 가능성 전자석 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 자석.
기어
전동장치
기어에 의해 동력을 전달하는 장치.
공기압
유압 실린더 압축공기나 유압의 에너지를 이용한 실린더.
디자인에 대한 가능성 직사각형 평면 기하에서, 직사각형은 네 내각의 크기가 모두 같은 사각형을 말한다.

정사각형 정사각형은 네 변의 길이가 모두 같고, 네 각의 크기가 모두 같은 사각형이다.

타원형 길쭉하게 둥근 타원으로 된 평면 도형.

재료에 대한 가능성 플라스틱 가열•가압 또는 이 두 가지에 의해서 성형이
가능한 재료
알루미늄 알루미늄의 가볍고 내구성이 큰 특성을 이용해 항공기, 선박, 차량의 주요 재료로 쓰이고


Exploring Possibilities단계에서 각 항목 별 가능성에 대해 모색해보았다.< 표 7>

2) 구동 원리에 대한 가능성

전자석에 대한 조사
가능성 전자석 결론
장점 ①전기의 힘을 이용하여 아주 큰 자력을 낼 수 있음
② 작업환경에 따라 전기를 차단 함으로서 자기력 쉽게 제거 가능
③ 코일의 형태와 크기에 따라 대용량제품에도
사용가능 ① 점자 식으로 출력하기 위해 서는 여러 개의 전자석 간 자기 장을 차단시킬 수 있는 차폐 시트가 필요함.
② 전류의 세기를 조정하여 자성의 세기를 조정할 수 있고, 점자의 높이를 조절 할 수 있다.
③ 손쉽게 만들 수 있으며 값 싼 재료를 이용하여 대량 생산을 할 수 있다.
단점 ① 코일의 인가된 고전압에 의한 훼손수명에 영향을 받음.
② 다양한 작업환경에 변형하여 쉽게 제작하기가 힘듬

기어 전동 장치에 관한 조사
가능성 기어 전동 장치 결론
장점 ① 두 축의 축간 거리가 짧은 곳에서 큰 동력을 전달가능
② 전동 효율이 높고 축 압력이 작음 많은 수의 점자 식을 사용 하는데 있어서 많은 수의 기어 수가 들어가므로 부피가 커지고, 무게가 무거워지고, 많은 전력이 소비 될 것으로 보임.
단점 ① 소음과 진동 문제를 유발
유압 장치
가능성 유압장치 결론
장점 ① 정확한 위치 제어
② 크기에 비해 큰 힘의 발생 작은 전기신호로 정확하고 큰 출력을 낼 수 있지만, 기계의 부피가 매우 커질 것으로 보 이고, 원하는 높이의 조절 이 힘들고, 무게의 문제도 예상 됨
단점 ① 기계장치마다 동력원(펌프와 탱크)가 필요.
② 정밀한 속도의 제어가 곤란
③ 기름탱크가 커서 소형화가 곤란


3) 재료에 대한 가능성 조사
플라스틱에 관한 조사
가능성 플라스틱 결론
장점 ① 제품가공이 용이
② 가볍고, 튼튼함
③ 전기나 열을 전하기 힘듬 장점에서 보았듯이 제품 가공이 쉽고, 가볍고 튼튼하고 전열성을 가지고 있으므로 매우 적합하지만 충격에 변형될 가능성이 높다.
단점 ① 고온에서 사용 불가
② 강성이 낮음
③ 옥외에 장시간 사용하기 힘듬
④ 타기 쉬운 것이 많음

알루미늄에 대한 조사
가능성 알루미늄 결론
장점 ① 다른 금속보다 가벼움
② 표면처리를 다양하게 구사 가능
③ 열전도가 매우 좋음
④ 알루미늄의 순도가 높을수록 반사율이 좋기 때문에 조명기구 및 자자 제품에 사용 용이
⑤ 적외선으로부터 자외선에 이르는 전역에 걸쳐 광선의 반사율이 좋음 금속에 비해 가볍지만, 감전과 부식의 위험이 있고, 고가의 재료비가 든다.
단점 ① 강도가 낮아서 외관이 쉽게 변형
② 경도가 낮음
③ 융점이 낮기 때문에 고온에서 사용할 때 제약
④ 전극 전위가 낮기 때문에 알루미늄보다 귀한 이종
금속과 접촉하면 부식
⑤ 무기산류 나 염류에 대단히 약함


(2) Exploring possibilities단계에서 얻어낸 결론

점자 출력기의 구동 원리, 디자인, 재료 등의 예상되는 가능성을 조사하였으며 각 가능성에
대한 간단한 장단점을 알아보았고, 다음 단계인 selecting an Approach를 통해서 각 가능성을
비교하여 최종 선정함.


7. Selecting an Approach

에서 Decision Matrix를 통해 전 단계에서 모색한 가능성에 대해 선택하였다.

(1) 구동원리에 대한 Decision Matrix
구동 원리
Criteria/
Specification Weight 전자석 기어전동장치 공기압유압실린더
가격 3 3 3 2
제품크기 4 4 3 2
무게 4 3 3 2
생산시간 2 4 3 3
Total 45 39 28
5 = best, 1 = worst
구동원리에 대한 Decision Matrix에 의해 전자석을 이용하여 점자를 출력하는 것이 가장 이상적이고, 많은 면에서 장점을 살릴 수 있을 것이라고 생각됨.

(2) 디자인에 대한 Decision Matrix
디자인
Ceiteria/
Specification Weight 직사각형 정사각형 타원형
실용성 4 4 4 3
미관성 3 3 3 4
착용성 4 4 3 4
Total 41 37 40
직사각형과 타원형의 점수차가 매우 근소한 것으로 보아 두 디자인을 접목시킨 직사각형에 가까운 타원형을 만들기로 결정.

(3) 재료에 대한 Decision Matrix
재료
Ceiteria/
Specification Weight 플라스틱 알루미늄
가격 3 5 3
강성 3 3 4
무게 4 5 3
생산시간 3 4 3
Total 56 42
알루미늄과 플라스틱의 비교에서 플라스틱의 장점이 매우 부각되어 다른 합금에 비해서도 더 나을 것이라 예상 되므로 알루미늄으로 결정.

(4) selecting an Approach 단계에서 얻은 결론
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