Car Free Sun

태양광 자율주행차 By Team Cluster
2019.12.23

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I. 개요

Car Free Sun은 4차 산업혁명의 핵심기술인 자율주행 자동차와 신재생 에너지인 태양광 에너지의 결합을 통해 지속 가능성이 높고 미래 지향적인 자동차를 만들어 보자는 아이디어에서 시작되었습니다.

이 작품은 Team Cluster에 의해 제작되었고, 제10회 4차 산업혁명 SW경진대회에 출품되어 입상하였습니다.

해당 작품의 가장 큰 특징들은 다음과 같습니다.

• 태양광 패널을 부착하여 태양광 에너지를 인프라로써 활용할 수 있게 하였습니다.
• 초음파 센서를 활용하여 구현하였고, 더 나아가면 외부와도 실시간적인 통신을 할 수 있도록 하는 자율주행을 적용하였습니다.
• 4차 산업혁명의 핵심 기술과 더불어 환경도 생각하여 친환경적이고 미래 지향적이며, 차세대 교통 인프라에 발맞춤할 수 있습니다.

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II. 작품의 제작 목적/필요성

태양광 에너지가 신.재생 에너지에서 차지하는 공급률은 '17 기준 약 9.2%에 미치지 않아, 다른 나라들에 비해 매우 낮은 수치를 가지고 있음. 작품에서는 태양광을 에너지원으로 기용함으로써 재생 가능한 에너지를 생산할 수 있고, 이 에너지를 자동차에 효과적으로 사용할 수 있음.


구글의 자율주행 자동차 개발 프로젝트를 기점으로 자율주행 기술이 출현하고 성장하게 되었음. IHS(영국)와 Mckinsey(미국)의 전망에 의하면 ‘15~’20 간의 자율주행차 출하량은 연간 약 134%의 성장률을 보일 것이며, 신차 시장 내에서 자율주행차가 차지하는 비중이 점차 늘어날 것으로 예측되었음. 또한 향후 약 15년에 자율주행차는 약 2100만 대 출하될 것으로, 자율주행 모드를 탑재한 차량이 전체 차량 중 75%를 차지할 것으로 추정되었음. 4차 산업혁명의 핵심 기술인 자율주행을 결합하여 작품을 제작함으로써 차세대 자동차 산업에 기여할 수 있고, 더 나아가 무인 교통 인프라에 접목시켜 발전할 수 있을 것임.

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III. 모델 제작 과정

1. 차체 밑판을 원하는 크기에 맞게 설계한 후, MDF를 설계도에 따라 레이저 커터로 제단함.
2. 바퀴 모터, 브레드보드, 초음파 센서, 모터 드라이버, 아두이노 센서를 해당 위치에 고정함.
3. 각 부품을 회로에 맞게 브레드 보드와 아두이노에 연결함.
4. 바퀴를 모터에 연결하고 코드 값을 아두이노에 업로드함.
5. Inventor 3D로 차체를 모델링 하여 출력한다.
6. 차체 밑판과 출력한 윗판 차체를 조립한다.
7. 태양광 패널을 아두이노와 연결하여 차체 위에 고정한다.

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IV. 프로그래밍

모델 센서 기반 자율주행 작동 코드: autodrivecar.ino

//COPYRIGHT TEAM CLUSTER ALL RIGHT RESERVED.
int motorPin[4] = {2, 3, 4, 5};
int left[4] = {1, 0, 0, 1};
int front[4] = {0 , 1, 0, 1};
int right[4] = {0, 1, 1, 0};
int back[4] = {1, 0, 1, 0};
//0=left, 1=forward, 2=right
...

void setup() {
    pinMode(motor1PinA, OUTPUT);
    pinMode(motor1PinB, OUTPUT);
    pinMode(enablelPin, OUTPUT);
    analogWrite(enablelPin, 80);
    ...

}

float detection(int trig, int echo) {
    digitalWrite(trig, LOW);
    digitalWrite(echo, LOW);
    delayMicroseconds(2);

    digitalWrite(trig, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trig, LOW);

    unsigned long duration = pulseIn(echo, HIGH);
    return duration / 29 / 2;
}

void move(float L, float M, float R) {
    if (L > 15 && M > 15 && R > 15) {
        for (int i=0; i<4; i++) {
            digitalWrite(motorPin[i], front[i]);
        }
    }
    else {
        for (int i=0; i<4; i++) {
            digitalWrite(motorPin[i], back[i]);
        }
        delay(700);
        L = detection(L_trig, L_echo);
        M = detection(M_trig, M_echo);
        R = detection(R_trig, R_echo);
        if (L < R) {
            for (int i=0; i<4; i++) {
                digitalWrite(motorPin[i], right[i]);
            }
        }
        else {
            for (int i=0; i<4; i++) {
                digitalWrite(motorPin[i], left[i]);
            }
        }
        delay(100);
    }
}

void loop() {
    digitalWrite(A_1A, LOW);
    digitalWrite(A_1B, HIGH);

    float L_distance = detection(L_trig, L_echo);
    float M_distance = detection(M_trig, M_echo);
    float R_distance = detection(R_trig, R_echo);
    move(L_distance, M_distance, R_distance);
}

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V. 우수성 및 기대 효과

• 4차 산업혁명의 핵심 기술인만큼 높은 발전 가능성을 가지고 있으며, 탑승자의 안전과 편의성이 향상될 수 있음.
• Inventor 3D로 모델링하여 차체를 제작하기 때문에 소비자가 직접 원하는 모델과 디자인을 선택할 수 있는 높은 다양성을 지님.
• 태양광으로 생산되는 신.재생 에너지를 활용하여, 기존에 휘발유, 경유나 LPG 등의 화석 연료를 사용하는 대부분의 자동차들보다 환경 친화적이고 지속 가능성이 높으며, 이를 개선하고 활용하는 데에 있어 무한정한 잠재력을 지니고 있음.
• 자율주행을 위해서는 외부 데이터와의 통신이 필요하며, 이 과정에서 구축되는 교통 데이터베이스는 교통산업의 안전과 안정성을 향상시킬 수 있음.
• 이러한 자율주행과 친환경 에너지의 조합으로 교통 분야의 미래 지향성이 증가할 것이며, 첨단적이고 지속 가능성이 높은 발전을 기대할 수 있음.

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VI. 덧붙여서

업로드된 파일들은 자율주행 자동차 모델 제작 및 아두이노 코딩, 프로그래밍에 사용된 파일들입니다.

본 파일들의 저작권은 Team Cluster에 귀속되며 어떠한 산업적 목적으로도 2차적으로 재가공/사용될 수 없음을 밝힙니다.

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