원격으로 조작하는 스탠드형 개인 모니터 제작
작품 제작 목적
LG전자에서 2021년 8월 출시한 스탠바이미라는 스탠드형 개인 모니터는 다양한 기능을 사용할 수 있고 기존의 태블릿보다 더욱 사용성이 높다는 평가가 많지만 그에 대한 단점도 존재한다. LG 스탠바이미는 하단에 바퀴가 달려있어 이동이 가능하지만 사용자가 직접 끌고 다녀야 한다. 기기가 무게감이 있기에 이동하다가 사용자가 발을 찧는 사고가 발생하기도 했다. 또한 디스플레이 각도도 수동으로 조절해야 하는데, 몸이 불편해 침대에서 일어나기 힘든 사람들이 사용할 수 있도록 이 점을 개선하면 좋겠다는 평도 있었다. 따라서 스탠바이미와 같은 개인 디스플레이가 사용자에 맞춰 디스플레이 위치와 화면 각도를 조절하고 지정한 위치까지 알아서 이동하는 등의 기능 추가/개선을 목표로 본 프로젝트를 시작하였다.
작품 설명
이 작품은 한양학술타운LION와 병행하는 작품이기에 학술타운 마감일에 완성 예정이며 아직 미완성인 작품이다. 현재 진행중인 작품의 모습은 아래와 같다. 
- 바닥은 십자 형태로 교차시킨 철판에 3D프린터로 출력한 결합장치들로 구성되어있고, 철판의 끝 모서리 네 부분에는 DC모터를 이용한 좌/우바퀴와 Servo모터를 이용한 앞/뒤 방향바퀴가 달려있다.
- 바닥의 중앙에는 Stepper모터가 올라가있는데, 두 개의 파이프가 동축 케이블 모양으로 존재하는 스탠드의 몸통 부분에서 고무벨트를 이용하여 작은 파이프를 수직운동시켜 높낮이를 조절하는 기능을 한다.
- 디스플레이가 달릴 부분에는 Pan-Tilt를 이용하여 디스플레이의 화면기울임을 조작한다.
- 바퀴와 Stepper 모터는 아두이노로 제어하고, 아두이노는 USB포트로 연결된 라즈베리파이의 파이썬 코드에서 입력값을 받아온다.
- 라즈베리파이는 VNC를 이용하여 노트북으로 제어한다. 버튼 UI를 제작하여 클릭형식으로 제어가 이뤄진다. 핵심 기능은 두 가지이다.
- 바퀴를 조작하여 원하는 위치로의 이동과 한 번 지나간 경로를 저장 후 되돌아가는 기능
- 디스플레이에 달린 카메라로 얼굴위치를 인식하며 화면 위치를 조절하는 기능
현재 진행도
- 대부분의 3D프린팅이 필요한 파츠는 Fusion 360으로 설계. 카본 필라멘트를 사용하여 강도를 높여 출력. 하지만 전시회 직전 파이프를 지탱할 중심부 파츠와 디스플레이를 지탱하는 목 부분이 파손되었고 고무벨트를 잡아줄 파츠가 분실되어 재출력이 필요한 상태.
- DC Motor와 연결된 바퀴로 기본적인 이동을 하고 Servo Motor와 연결된 바퀴를 이용해서 방향을 잡고 L293D driver를 통해 DC Motor를 양방향으로 제어하며 속력을 조절해 전진/후진과 제자리 선회로 방향전환 가능. 하지만 제자리 선회 시 정확히 90도를 돌고 멈추는 것을 구현하기 위해 엔코더를 주문하고 기다리고 있는 상태.
- Stepper모터를 이용한 높낮이 제어는 고무벨트를 잡아줄 파츠의 부재로 아직 실행해보지 못함.
- 라즈베리파이 카메라를 이용한 face tracking까지는 성공하였으나 디스플레이 기울임에 사용될 Pan-Tilt가 배송이 늦어 얼굴위치를 인식하여 화면을 움직이는 기능은 아직 실행해보지 못함.
- 라즈베리파이 조작의 기본 코드는 Python3를 이용. 테스트에 필요한 UI는 Python tkinter로 구현. 바퀴 조작시 누른 버튼을 스택에 저장하고 저장된 정보를 통해 기억한 경로를 자유롭게 오갈 수 있는 프리셋 기능을 구현. 하지만 엔코더가 도착한 후 90도 제자리 선회가 가능해지면 코드 변경 필요할 것.
앞으로의 계획, 배운점
- 파손, 분실된 파츠 3D프린팅
- 엔코더를 이용한 바퀴 정밀제어 구현
- Pan-Tilt를 이용한 face tracking 모니터 구현
진행도가 남은 기간에 비해 많이 뒤쳐지는 상태인데, 팀원 모두가 팀으로 작품활동을 진행하는데 익숙하지 않아 이런 문제가 발생한 것 같다. 프로젝트 시작 당시 각자 맡은 파트를 공부하는 것에서 시작하여 큰 틀을 우선적으로 잡지 않고 각자의 부분을 시작했던 것이 문제였다. 이번 전시회가 다가오면서 작품활동을 급하게 진행하다보니 하드웨어 파트가 빨리 해결되지 않으면 임베디드쪽 진행이 어렵고 임베디드쪽 진행이 더뎌지면 UI와 코드부분도 계속해서 수정할 부분이 생긴다는 것을 알게 되었다. 특히 가장 먼저 완성되어야 하는 하드웨어 담당인 3D프린팅 파트에서 일부 부품은 여름에 출력하고, 나머지 일부는 최근에 출력하는 바람에 열팽창에 의한 오차가 발생하였다. 게다가 설계에 필요한 Fusion 360 서버가 다운되어 재출력이 불가능해지는 문제도 있었다. 프로젝트 진행에서 중간중간 기준점을 잡고 거기까지 기한을 잡아가며 진행해야 한다는 것을 배웠고, 구매해야하는 부품은 미리 찾아보고 일찍 주문해야 한다는 것도 배웠다.
이 게시글은 학술타운 최종 발표 후 완성된 작품의 상태로 업데이트 할 예정이다.