아이디어 제안서

정베디드

BUCHER

팀장 : 김민재

팀원 : 김민중

김승부

이정은

2016-12-13

목  차

1.BUCHER의 개요  ................................................................................................................... 4

가. 개발동기     .................................................................................................................... 4

나. BUCHER의 예상 결과물  ............................................................................................ 4

다. BUCHER의 기능 및 적용 예 ..................................................................................... 5

1)기능  ................................................................................................................................... 5

2)적용 예 ............................................................................................................................... 5

라. 국내외 스마트버튼 현황	............................................................................................. 5

1) flic ....................................................................................................................................... 6

2) dot ...................................................................................................................................... 6

3) 타 제품과의 차별성 .................................................................................................... 6

2. BUCHER의 설계  ................................................................................................................ 7

가. 하드웨어 구현 방법  .................................................................................................. 7

나. 소프트웨어 구현 방법 ................................................................................................ 8

3. BUCHER의 구현 결과  ..................................................................................................... 9

가. 하드웨어 구현 결과  .................................................................................................. 8

나. 소프트웨어 구현 결과 ............................................................................................. 10

다. 동작과정  ...................................................................................................................... 12

4. BUCHER의 목표 ................................................................................................................ 13

가. BUCHER의 목표 시장 .............................................................................................. 13

나. BUCHER의 개발 일정 .............................................................................................. 14

5. 논의사항 ............................................................................................................................... 15

1.BUCHER의 개요

가. 개발동기

IT업계에서 게임체인저로 각광받고 있는 IoT분야에 도전해보고자 하였습니다. 그러나 새롭게 나오는 IoT제품들과는 다르게 기존 일반 제품에 “BUCHER”를 부착함으로써 사물인터넷화 시키는 제품을 구상하였다.

나. BUCHER의 예상 결과물

시제품으로 제작할 시 필요한 칩과 기능을 담고 있는 작은 칩을 제작하여 제품 안에 삽입하여 작은 결과물을 낼 수 있으나, 시연에 있어 라즈베리파이보드를 이용할 것이기 때문에 본체는 작게 만들 것 이지만 보드를 밖으로 빼내어 선을 연결해 제작할 예정입니다. 제품 옆면에 스피커와 부저 그리고 마이크 등 음성 및 소리를 전달하기 위한 작은 홈이 있고 제품 전면을 바라보는 카메라와 움직임 감지센서, 그리고 그 위에는 LED가 위치하고 있습니다.

다. BUCHER의 기능 및 적용 예

1) 기능

실시간으로 전면에 인체의 움직임 감지

움직임 감지 시 사용자의 스마트폰으로 알림

LED 및 buzzer의 원격 on/off 및 특정상황에서의 자동 on/off

BUCHER의 카메라와 마이크를 이용해 사용자와 실시간 영상통화

쉬운 탈부착 및 배터리 교체 시 영구적 재사용

2)적용 예

아침에 일어나거나 일이 있을 때 부착된 곳의 날씨 및 상황을 직관적으로 확인

RC카 조종에 사용하거나(RC카 앞부분에 붙여서 사용) GoPro(이동형카메라)처럼 스포츠를 즐길 때 부착하여 사용

자전거 운전할 때 헬멧 뒤에 붙여서 자전거운전하면서 뒤의 상황을 고정된 스마트폰으로 볼 수 있음.

반려견 및 아동 등이 집에 혼자 있을 때 스마트 CCTV의 역할

단체사진 등 셀프카메라를 찍을 때 사용

초인종을 대신해 사용. 누워있거나 요리를 하고 있거나, 혹은 작업 중이라 인터폰까지 접근하기 곤란할 때에 인터폰까지 가지 않고 어플리케이션을 통해 BUCHER로 접근자를 확인하고 통신 가능.

접근금지구역에 붙여 관리자가 사람통행의 유무를 실시간으로 알 수 있음.

부표나 접근제한지역 등 민간인이 위험에 불감한 곳에 부착할 수 있음.

라. 국내외 스마트 버튼 현황

1)flic

블루투스 통신

사용자가 기능을 마음대로 정할 수 있음

배터리 사용

카메라 없음

49달러의 가격

2)dot

dot은 일종의 비콘으로 이용자의 스마트폰과 연동해 푸시 알림을 보내거나 기능을 자동으로 실행 할 수 있음

성인 남성 엄지 손톱 정도의 크기

45m까지 인식 가능

20달러의 가격

3)다른 제품과의 차별성

비슷한 스마트제품을 정하기는 하였으나 기능이나 목표 및 적용 예가 완전히 다르다.

타 제품과의 기능이 겹치지 않음

타 제품에는 카메라가 없음

타 제품에서 스마트버튼을 원격으로 제어할 수 없음

2.BUCHER의 설계

가. 하드웨어 구현 방법

BUCHER의 탈부착은 우레탄으로 만들어진 리싸이클시트를 사용할 것입니다. 리싸이클시트는 접착력은 강하나 쉽게 탈부착 할 수 있으며 접착면에 이물질이 묻을 시 물로 씻기만 하면 새것처럼 사용할 수 있습니다.

BUCHER의 하드웨어는 라즈베리파이 본체를 통해 기능을 구현할 예정이며, 별도의 케이스를 제작하여 그 내부에 본체를 위치시킬 것입니다. 라즈베리파이의 본체에는 아래의 그림과 같이 영상통화를 위한 카메라와 스피커, 경고 및 알림을 위한 부저와 LED센서, WIFI통신을 위한 WIFI모듈, 실시간 인체 및 움직임 감지를 위한 인체감지센서를 사용 할 예정입니다.

나. 소프트웨어 구현 방법

1)라즈베리파이

라즈베리파이의 움직임 감지 센서, LED, 부저를 스마트폰에서 제어하기 위해 파일 전송 프로토콜인 FTP 서버를 구축하고, 실시간 영상 및 음성을 전달하기 위해 실시간 스트리밍 프로토콜인 RTSP 서버를 라즈베리파이 측에 구축하여 앞서 말한 소켓을 통해 두 단말간의 통신을 지원하도록 구성할 예정입니다. 서버 구축은 파이썬, TCP/IP 통신에는 자바를 사용하여 개발할 것입니다.

2)안드로이드

기기와 통신할 스마트폰 측의 어플은 안드로이드스튜디오를 통해 안드로이드 환경에서 개발할 예정입니다. 또한 BUCHER본체와 스마트폰은 통신을 하게 되는데, 위의 그림과 같이 네트워크로 연결된 두 개의 호스트 간의 데이터 송수신을 가능하게하기 위해서 소켓이라는 운영체제에서 제공하는 소프트웨어 장치를 사용해야 하는데, 이를 이용해 장치와 어플 간의 TCP/IP 통신을 가능하게 할 것입니다.

3.BUCHER 구현 결과

가. 하드웨어 구현 결과

라즈베리파이 메인보드를 장착할 수 있는 크기의 케이스를 제작하였다.  라즈베리파이에는 LED, BUZZER, 카메라, 인체감지센서, 마이크, 스피커와 같은 BUCHER의 기능 구현에 필요한 센서와 모듈들이 장착되어있으며, 전원은 보조배터리로 공급하기로 하였다.

그림  . BUCHER 외관 디자인

그림  케이스 내부 BUCHER메인보드와 각종 모듈들

그림  제작한 BUCHER의 외관 디자인 (앞면,뒷면)

나. 소프트웨어 구현결과

1)어플리케이션

그림  어플리케이션 구현 알고리즘

어플리케이션은 Java Thread를 이용하고, 소켓통신을 통해 라즈베리파이와 데이터를 주고받습니다. LED, 부저, 움직임센서 등 GPIO센서는 TCP/IP프로토콜을 통한 소켓통신으로 제어합니다. 또한 센서들은 사용자의 선택에 따라 ON/OFF모드를 선택할 수 있습니다. 움직임센서가 움직임이 감지되었다는 데이터를 받으면 스레드에서 그 데이터를 핸들러로 넘겨 핸들러 측에서 팝업알림을 띄웁니다. 영상 스트리밍은 UV4L 라이브러리를 활용하여 구현하였습니다. UV4L 라이브러리를 활성화하여 동영상의 포맷을 설정하고, h.264로 동영상을 압축하여 설정한 포트로 전송하였습니다. 동영상은 터미널에서 바로 웹으로 스트리밍 하도록 구현하였기 때문에 어플리케이션 레이아웃에서 webview를 통하여 실시간 영상을 확인 할 수 있게 구성하였습니다.

그림  어플리케이션 실행화면과 레이아웃 설계

2)라즈베리파이

라즈베리파이에서는 서버를 열어 둔 상태로 클라이언트(어플리케이션)의 접속을 기다립니다. 그 후에 클라이언트가 접속을 하면 소켓통신을 통하여 데이터를 주고받으며 그 데이터 값에 따라 GPIO들을 제어합니다.

다. 동작과정

1) 어플리케이션 동작과정

IP주소(BUCHER)를 이용하여 해당서버에 접속한다.

소켓을 이용하여 BUCHER와 데이터를 주고받는다.

제어버튼을 이용하여 센서들을 제어한다.

RTST서버에 접속, 해당서버에서 영상과 음성 수신 및 스마트폰의 마이크에 입력된 음성정보를 서버로 송신한다.

2) 라즈베리파이 동작과정

움직임감지센서가 ON 상태 일 때, BUCHER 전면의 인체 움직임을 감지한다.

움직임 감지 시, 사용자의 어플리케이션으로 TCP/IP통신을 이용해 알림을 전송한다.

TCP/IP 통신으로의 소켓에서 문자열을 받아 LED 및 Buzzer의 원격 ON/OFF 및

특정상황에서의 자동 ON/OFF 설정이 가능하다.

RTSP서버에 BUCHER의 카메라 화면이 실시간으로 전송된다

BUCHER의 카메라와 마이크, RTSP 통신을 이용해 사용자와 실시간 영상통화를 수행한다.

쉬운 탈부착(우레탄 재질의 리사이클시트) 및 배터리 교체 시 영구적 재사용이 가능하다.

4. BUCHER의 목표

가. BUCHER의 목표시장

공사현장 등 위험시설 및 추락의 위험이 있는 곳의 업체 및 관리자나 , 집에서 외출이 잦거나 값비싼 경비업체를 고용하기 부담스러운 가구, 그리고 집안이나 회사 내에서 자기만의 공간을 지키고 싶은 모든 사람 등 그 외에 감시나 관리가 필요한 장소 및 분야의 모든 사람을 저희의 주요 고객층으로 생각하였습니다. BUCHER의 기능이 어느 한 곳에 국한되지 않고 사용할 수 있는 분야가 사용자 나름이고 , 그리고 그 사용자들이 여러 계층과 여러 시장에 포진되어있고 앞서 단락에 말했듯이 경쟁제품이 없고 그 시장이 형성이 되어있지 않은 상태이므로 BUCHER의 목표시장은 지키고 싶은 어떤 것이 있는 모든 전 세계 사람이 존재하는 곳에 형성된 시장을 저희는 목표 시장으로 삼을 것입니다.

나. BUCHER의 개발일정

1,2,3 주차 : 아이디어 회의

4 주차 : 라즈베리파이의 하드웨어 구성 및 제어환경 구축

5 주차 : 라즈베리파이에 FTP RTSP 서버 구축

6,7,8 주차 : 어플리케이션 TCP / IP 통신 소켓 프로그래밍 과 RTSP통신환경 구축과 어플리케이션 UI디자인

9 주차 : 제품 외관 디자인 설계 및 제작

10,11 주차 : 최종 마무리 및 유지보수작업

12/14 : 최종 발표

5.논의사항

가. 외관디자인 변경

BUCHER의 본체는 약 지름 4cm, 높이 1.5cm 가량의 원통형으로 제작하기로 계획하였습니다. 라즈베리파이로 기능을 구현한 후 필요한 기능만 구현될 수 있는 pcb보드를 제작하려고 했으나, 소프트웨어적인 부분을 해결 할 수 있지만 개인적인 목적으로 소량 생산하는 것에 대한 금전적인 문제로 고사하였습니다. 센서들을 케이스 내부에 위치시키고 메인보드를 밖으로 노출시키는 방식도 고려해보았으나, BUCHER의 핵심이라고 할 수 있는 이동성과 재사용성을 포기하게 되는 방식이라 최종적으로 라즈베리파이 메인보드를 케이스 내부에 넣어 이동성과 재사용성을 높인 현재의 직육면체 형태의 케이스를 제작하였습니다. 이러한 문제들로 외관디자인을 변경하였으나 금전적인 부분을 지원받아 문제들을 해결할 수 있다면 최종 목표인 원통형의 제품을 제작할 것입니다.

나. 라즈베리파이의 내구성 하락

3개월에 걸쳐 하나의 라즈베리파이를 사용하여 기능들을 구현하다보니 전반적으로 하드웨어의 내구성이 하락하였습니다. 스피커 단자가 망가져서 안드로이드와 라즈베리파이 간 연결이 성공하였고, 안드로이드에서는 음성출력이 되는데 라즈베리파이에서 음성이 출력되지 않는 등의 하드웨어 결함들이 발견되었습니다. 그래서 새로운 라즈베리파이에 구현내용들을 옮기는 작업을 수행하여 결함을 수정하였습니다.