Smart Walker

광운대학교 로봇학부 학술소모임 'BARAM' 20년도 전반기 'Smart Walker' Project에 대한 소스코드입니다.

개발 환경

OS	사용 언어	사용 IDE
Window 10	C	Cube MX, IAR

프로젝트 개발 동기

• 노인의 신체 능력은 좋지 않기 때문에 여러 사고가 일어날 수 있는데, 특히 시각적으로 신호등을 잘 보지 못한다는 것과 오르막길, 내리막길에서 보행에 어려움을 느끼는 것으로부터 생기는 안전사고가 다수이다. 특히 신호등에 나타나는 숫자를 제대로 보지 못하고 신호등을 건너다 신호등 불이 바뀌 는 위험한 상황도 대다수가 존재한다.

• 따라서, 이 스마트 보행기는 사용자의 오르막길, 내리막길에서의 보행에 보조를 해주어 안전사고를 예방하고, 신호등 및 남은시간을 계산하여 횡단보 도를 안전하게 건널 수 있도록 할 것이다.

• 본 프로젝트는 하드웨어 부분에 대한 코드만 나와있습니다

프로젝트 개요

1. 보행자의 진행 방향을 Encoder를 통해 조정

• 손잡이 부분의 Encoder 센서를 부착하여, 손잡이 부분을 돌리는 각 도, 방향에 따라 보행 방향을 측정한다.

2. 보행자와 보행기간의 거리를 PSD센서를 통해 측정

• PSD센서를 활용하여 사용자와 보행기 사이의 거리를 측정하여 사용 자의 속도에 맞게 보행기의 속도 및 정지를 구현하는데 활용한다.

3. 방향 및 거리를 PD제어를 통해 보행기의 위치제어

• 손잡이 부분의 Encoder, PSD센서의 값을 PD제어기에 활용한다.

4. PID제어를 이용하여 보행기의 속도제어

• PD제어기를 통해 얻은 값들을 PID 속도제어기와 Cascade control 형식으로 구현한다.

System Architecture

Code Overview

• main.c 에 기본적인 센서, cascade control system 관련 코드가 들어있습니다.
• EWARM IAR을 활용하여 코드를 작성하였습니다.
• STM32F401RE(Nucleo-F401RE)를 활용하였습니다.
• ioc 파일은 ST사 관련 IDE로 모두 열 수 있습니다

Project scenario

1. PC를 통해 flag data(OpenCV, Yolo를 통해 인식된 데이터로, 주행 방향 및 여부 등을 담고 있다.)를 받는다
2. 각 제어기를 통해 위치, 속도 등을 제어한다.
3. 오르막과 내리막등 지형에 상관 없이, 사용자의 보행기에 가하는 하중에 상관 없이 cascade control system을 통해 제어한다.

프로젝트 결과

사전 모델링

완성작

실제 주행 영상