작 품 명 P . A . D ( P a c k a g e Au t o D e l i v e r y ) 작 성 일 2 0 2 0 - 0 4 - 1 9
팀 명 트 라 이 엄 프
팀 원 제 준 우 , 고 진 우 , 김 희 욱 , 이 찬 우
작품 계획서
목 차
1 . 개요 및 배경 ··· 3
2 . 기존 사례 ··· 4
3 . 주요 기능 ··· 6
4 . 핵심 구현 기술 ··· 6
5 . 화면 구성도 ··· 7
6 . 시스템 구성도 ··· 1 3
7 . 개발 일정 ··· 1 5
8 . 팀원별 역할 ··· 1 5
1. 개 요 및 배 경
뉴스를 보다가 우연히 중국에 스타벅스의 배달 기능을 보게 되었는데 , 이것을 보고 드론 배송에 흥미가 생겼습니다 . 하지만 그 시스템에는 배송 후에도 직원이 따로 조 종을 하여 받는 시스템인 것을 보고 번거로워 보인다고 생각하였습니다 .
그래서 저희는 이보다 더 편의성을 높여 따로 받아야 되는 직원 없이 직접 배달이 되는 드론을 만들고자 합니다 .
1 - 2 . 작 품 설 명
최근 드론은 저렴하고 운용이 쉽기 때문에 여러 분야에서 이용되고 있다 . 국내에는 상용화되지 않은 드론 배달 기술을 도입하여서 기존에는 단순히 라이더를 통해서 배달 을 하였지만 라이더를 도입하지 않고 드론을 통하여 시간을 단축하여 신속하게 배달을 할 수 있다 . 그리고 기압 센서 , 지자기 센서 , 기상 정보 관련 센서 등의 센서를 도입하여 외부 요인에 대한 피해를 최소화시켜서 안전성을 보장한다 . 또한 자동 복귀 기능을 도입시켜서 지점에서 드론을 직접 회수할 필요가 없다 . 배달하는 방식은 시나 리오를 보면 자세히 알 수 있다 . 그리고 안전성을 위해 와이어와 짧은 로프를 통해 물품을 안전하게 전달할 수 있다 .
시 나 리 오
1 . 소비자는 배달 앱에 접속한다 .
2 . 소비자는 주문할 상품을 고른다 .
3 . 소비자는 자신이 배달받을 장소를 입력한다 .
4 . 지점에서 주문한 상품을 만든다 .
5 . 지점은 주문 받은 상품을 드론에 부착시키고 주문받은 정확한 주소를 입력한다 .
6 . 드론은 위도와 경도를 비교계산하여 g p s 를 통하여 주문받은 장소로 전달한다 .
7 . 드론이 g p s 에 입력된 장소에 도착한 뒤 수동 조종으로 전환된다 .
8 . 조종사는 드론을 직접 조종하여서 g p s 오차를 없애고 소비자의 정확한 위치로 이동시킨다 .
9 . 조종사는 드론을 조종하여서 지면 ( 건물 ) 위 2 m 고도를 유지한다 .
1 0 . 주문자는 상품을 회수한다 .
1 1 . 소비자는 카드 리더기를 통해 결제를 한다 .
1 2 . 일정 시간 이후 드론은 알고리즘을 통하여 원래 장소로 되돌아간다 .
2. 기 존 사 례
중국 항저우에 위치한 스타벅스 ‘ 멍샹샤오쩐 ’ 지점은 작년 1 월부터 세계 최초로 드론을 이용하여 커피 배달 서비스를 시 작하였다 . 가게에 주변에 3 개의 드론이 착륙하는 장소가 존 재한다 . 이 곳에 안전요원이 배치되며 드론이 착륙한 후 다 른 직원이 오토바이를 통하여 주문자에게 커피를 전달한다 . 착륙지는 가게 반경 3 k m 이내에 있기 때문에 주문에게 도 달하는 시간을 축소시킬 수 있다 .
현재 아마존은 ‘ 아마존 효과 ( A m a z o n e f f e c t ) ’ , ‘ 아마존 되다 ( T o b e A m a z o n e d ) ’ 라는 신조어가 생길만큼 아마존은 세계에서 가장 파괴적인 기 업으로 성장 중
< A m a z o n e f f e c t >
아마존의 사업 확장으로 업계에 파급되는 효과를 이르는 말로 , 아마존이 해당 분야에 진출한다는 소식만 들려도 해당 산업을 주도하는 기업들의 주가가 추락하고 투자자들이 패닉에 빠지는 현상
중 국 의 스 타 벅 스 의 드 론
아마존은 美 온라인 소비 지출의 4 0 %를 차지 . 물류 · 유통 분야에서도 아마존은 혁신적인 실험을 지속적으로 추진하고 있으며 그 중에서도 드론을 활용한 ‘ 프라임 에 어 ( P r i m e A i r ) ’ 는 상용화를 눈앞에 두고 있어 물류 · 유통의 기존 패러다임을 파괴할 것으로 전망
2 0 1 6 년 1 2 월 , 아마존은 ‘ 프라임 에어 ’ 를 발표한지 3 년 만에 영국 캠브리지 에 거주하는 고객에게 드론으로 T V 셋톱박스 , 팝콘 한 봉지를 배송하는데 성공 .
아마존은 미국 내 5 0 여 개의 물류창고를 기준으로 반경 2 5 k m 이내에 있는 장소 로 2 . 5 k g 미만의 물품을 드론으로 3 0 분 안에 배송 가능 美 F A A ( 미국연방항 공국 ) 와 N A S A 는 2 0 1 9 년까지 드론 항공 통제시스템의 시험을 완료할 계획
아마존의 드론은 6 개의 로터를 사용하며 영상 , 열상 , 초음파 센서를 통해 주변을 감지 . 전기 충전으로 작동하며 , 5 파운드 ( 약 2 . 3 ㎏ ) 이하의 물건을 최장 2 4 ㎞ 거리까지 3 0 분 안에 배달 가능 . 컴퓨터 비전 기술과 머신러닝 등을 통해 비행 중 에도 굴뚝 또는 움직이는 물체를 식별할 수 있고 , 배송 목적지에 착륙할 때도 빨래 줄을 식별해서 피할 수 있음 .
< 윙 >
구글의 무인항공기 운영사인 윙 항공 ( W i n g A v i a t i o n ) 은 버지니아주 일원 에서 드론 배달 서비스를 준비 중 . 호주에서는 7 만 회 시험 비행과 3 천 번의 배 달 시범 서비스에 성공 .
최대 1 . 5 k g 의 하중을 실을 수 있고 , 시속 1 2 0 k m까지 비행 가능 .
G P S 신호를 위도와 경도로 변환해 위치와 속도를 결정한다 . 드론이 상품을 소비 자에게 전달할 때는 지상에 착륙하지 않고 공중에 머문 상태로 줄을 내려 상품을 지 상으로 내린다 . G P S 를 사용할 수 없는 경우 안전을 위해 카메라를 사용 . G P S 를 사용할 수 없는 경우 , 드론에 탑재된 카메라 내비게이션 시스템은 이미지 프레임 을 프레임별로 비교하여 드론이 얼마나 빠르고 어느 방향으로 움직이는지 판단하여 백 업 항법 기준을 제공 .
2 - 2 . 기 존 사 례 와 의 차 이 점
앞서 설명하였던 드론은 주문자에게 배달되는 소요시간을 줄일 수 있다는 장점이 있다 . 하지만 커다란 단점이 존재한다 . 바로 인건비 문제이다 . 안전요원과 배달을 하는 직원이 존재해야 하기 때문이다 . 저희가 개발하는 시스템은 이러한 안전요원과 직원을 고용하기 않기 때문에 인건비를 줄일 수 있고 L T E 를 통하여 대단위로 망을 구축하 기 때문에 비행거리가 무제한이다 . 오토바이 등록 차량은 전체 차량의 1 0 %인데 대 기오염 물질은 배출량은 전체의 2 5 %에서 3 5 %이다 . 즉 오토바이의 대기오염이 심 각하다 . 하지만 저희 시스템은 대중화가 된다면 라이더의 수를 줄일 수 있고 교층체 증도 줄어들 수 있다 .
3. 주 요 기 능
실시간으로 위치를 보내주며 그 위치를 확인할 수 있다 .
드론에 G P S 를 부착하여서 위성을 통하여 목적지의 경위도를 입력
아두이노를 활용하여 G P S 의 경위도를 비교계산하여 지정한 위치의 방향으로 날아가는 알고리즘
배달 후 확인을 받거나 일정 시간이 지난 이후 다시 돌아오는 기능
4. 핵 심 구 현 기 술
- 아두이노
- G P S
- G N S S
- A n d r o i d
- 드론
5. 화 면 설 계 도
서 버 U I
드론의 위치 드론의 도착 위치 지정
현재 가동중인 드론 확인
드론 알림 초기 화면
위도 경도 수신 , 지도에 위치 표시 1 1 1 1 1
이동 경로 표시 도착 위치 조정
드론 위치 화면
지정한 도착 위치
도착 위치 수정
경과 시간 , 예상 시간 도착 위치 화면
드론 상태 알림
드론 1 운송중 . . . .
드론 2 운송완료 . . . .
드론 3 대기중 . . . .
강 제 복 귀
현 위 복 귀 치
드론의 상태 ( 3 가지 ) 에 따른 화면
현 위 치
드론 상태 , 복귀 명령 화면
1. 초기화면
1 ) 드론의 위치 : 드론의 현 위치를 볼 수 있다 .
2 ) 드론의 도착 위치 지정 : 가동중인 드론의 도착 위치를 지정할 수 있다 . 3 ) 현재 가동중인 드론 확인 : 현재 가동중인 드론의 정보를 확인할 수 있다
.
4 ) 알림 : 수신한 알림을 확인할 수 있다 .
2. 드론 위치 화면
1 ) 드론의 위치 표시 : 현재 가동중인 드론의 위치와 위도 , 경도 정보를 지 도에 표시하여 확인할 수 있다 .
2 ) 이동 경로 표시 : 가동중인 드론의 이동 경로를 확인할 수 있다 . 3 ) 도착 위치 조정 : 가동중인 드론의 도착 위치를 조정할 수 있다 .
3. 도착 위치 화면
1 ) 지정한 도착 위치 : 드론의 지정한 도착 위치를 확인할 수 있다 . 2 ) 도착 위치 수정 : 도착 위치를 수정할 수 있다 .
3 ) 경과 , 예상 시간 : 드론의 도착 예상 시간과 도착에 걸린 시간을 확인할 수 있다 .
4. 드론 상태 , 복귀 명령
1 ) 운송중인 경우 : 운송중인 드론의 경우 드론의 현 위치를 확인할 수 있고 , 강제적으로 드론을 복귀시킬 수 있다 .
2 ) 운송완료인 경우 : 운송이 완료된 드론의 경우 드론의 현 위치를 확인할 수 있고 , 복귀를 시킬 수 있다 .
3 ) 대기 중인 경우 : 대기 중인 드론의 경우 도착 위치를 지정하거나 운송을 시작할 수 있다 .
기본 화면
드론 위치 화면
주문확인
주소입력
1 . 기본 화면
1 ) 드론 위치 확인 : 배송중인 드론의 현 위치를 볼 수 있다 .
2 ) 주소 입력 : 배송 받을 주소를 입력한다 .
3 ) 주문 확인 : 주문한 상품의 주문 정보를 확인한다 .
2 . 드론 위치 화면
1 ) 드론의 위치 표시 : 현재 배송중인 드론의 위치를 알려준다 .
2 ) 배송지 표시 : 배송 받을 장소를 지도에 표시한다 .
3 ) 소요시간 표시 : 드론이 배송지에 도착하기까지 남은 시간을 표시한다 .
3 . 주문 확인 화면
1 ) 주문한 상품 : 주문자가 주문한 상품을 표시한다 .
2 ) 도착 예정 시간 : 상품의 도착 예정 시간을 표시한다 .
4 . 주소 입력 화면
1 ) 이름 입력 : 주문자의 실명을 입력한다 .
2 ) 우편번호 입력 : 우편번호를 찾아 , 배송지의 정확한 주소를 입력한다
3 ) 상세 주소 입력 : 우편번호 외에 자세한 주소를 입력한다 .
6. 시 스 템 구 성 도
조종기 , 수신기 : f s - i 6
분배기 : c r i u s 멀티콥터 전원 배터리 s e c
모터 : e m a x m t 2 2 0 4 2 3 0 0 k v
e s c : s i m o n s e i e s 1 2 a
프로펠러 : 6 0 3 0 p r o p e l l e r
f c : c r i u s a i o p
배터리 : 1 1 . 1 v 2 2 0 0 M a h m o d u l e
g p s : g y - g p s 6 m v 2 u a r t m o d u l e
블루투스 : h c – 0 6 s l a v e 4 p i n
초음파 센서 : h c - s r 0 4
카메라 : R u n C c a m 2 1 / 3 7 0 0 T V L 1 . 8 m m / 2 . 1 m m F O V 1 5 5 / 1 7 0
7. 개 발 일 정
일정
항목
1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월
1 5 일
2 9 일
3 0 일
2 0 일
1 8 일
2 0 일
2 4 일
2 1 일
3 0
일 1 일
자료조사
계획서작성
아두이노 알고리즘 설계
드론 설계
g p s 수신호 확인
드론테스트
자바 코드 작성 및 테 스트
모바일 앱 설계
최종구현 및 테스트
8. 팀 원 별 역 할
이름 역할
제준우 G P S 송수신 및 실시간 데이터 확인
고진우 드론 제작 및 설계
김희욱 클라이언트 및 서버 U I 설계
이찬우 안드로이드 앱 구현
공 통 아두이노 알고리즘 설계 및 구현
