2015학년도

기계설계프로젝트 최종 보고서

과제명 : 나홀로 펑고 & 캐치볼

(2014년 9월 1일 ∼ 2015년 6월 11일)

팀명 : H. O. M

기계공학 설계프로젝트 최종보고서를

붙임과 같이 제출합니다.

2015. 06. 11

대구대학교 기계자동차공학부(기계공학전공)

제  출  문

대구대학교 기계자동차공학부 학부장 귀하

본 보고서를 대구대학교 기계자동차공학부 설계프로젝트 과제 “나홀로 펑고 & 캐치볼”의 결과보고서로 제출합니다. (과제기간 : 14. 09. 01 ~ 15. 06. 11)

2015. 6. 11

연구기관 : 대구대학교 기계자동차공학부

연구기간 : 2014. 9. 1 ~ 2015. 6. 11

담당교수 : 이 동 활 교수님   (인)

지도교수 : 윤 강 섭 교수님   (인)

연구책임자 : 민 용 완        (인)

공동연구자 : 김 재 영        (인)

김 태 민        (인)

장 현 수        (인)

민 재 철        (인)

박 대 용        (인)

김 요 섭        (인)

보고서 작성 윤리 서약서

대구대학교 기계자동차공학부 학부장 귀하

본인은 보고서를 작성함에 있어 다음과 같이 연구 윤리 및 보고서 작성 윤리를 준수하였음을 서약합니다.

1. 본인은 다른 학생의 보고서를 복사(copy)하지 않았습니다.

2. 본인은 다른 사람의 보고서 내용 중 전부 또는 일부를 무단으로 도용하거나 인터넷에서 내려받기(download)하여 대체하지 않았습니다.

3. 본인은 보고서에 참고자료를 인용할 경우 원본의 출처를 반드시 표시하였습니다.

2015. 6. 11

대표학생 :   민용완    (인)

참여학생 :   김재영    (인)

김태민    (인)

장현수    (인)

민재철    (인)

박대용    (인)

김요섭    (인)

목 차

최종보고요약문.......................................................................................................1

기계설계프로젝트 과제목표선정..............................................................................2

제1장 서론............................................................................................................ 3

제1절 과제의 목적................................................................................................................................. 3

제2절 과제의 정량적 목표..................................................................................................................... 3

제3절 필요성 및 기대효과..................................................................................................................... 3

제2장 과제도출과정.............................................................................................. 4

제1절 후보과제...................................................................................................................................... 4

제2절 과제선정 결과............................................................................................................................. 8

제3장 연구내용................................................................................................... 9

제1절 이론적 연구 ............................................................................................................................. 9

제2절 특허조사분석 및 시장조사........................................................................................................ 10

제3절 가능성 실험.............................................................................................................................. 12

제4장 상세설계................................................................................................... 15

제1절 기본설계.................................................................................................................................... 15

제2절 사양서 ..................................................................................................................................... 17

제3절 시스템 구성도 ......................................................................................................................... 19

제4절 시제품 조립도 ......................................................................................................................... 20

제5절 시제품 회로도........................................................................................................................... 34

제6절 해석결과 및 분석 .................................................................................................................... 36

제5장 성능평가................................................................................................... 41

제1절 정량적 목표.............................................................................................................................. 41

제2절 평가결과 및 분석 결론............................................................................................................. 41

제6장 결론.......................................................................................................... 42

제1절 결론..............,............................................................................................................................ 42

제2절 문제점 ...................................................................................................................................... 42

제3절 향후계획 .................................................................................................................................. 42

부록

[참고문헌].................................................................................................................................................. 43

[C언어 소스 코드]..................................................................................................................................... 44

최종보고 요약문

과제명

나홀로 펑고 & 캐치볼

팀명

H.O.M

팀원

김재영, 김태민, 장현수, 민용완, 민재철, 박대용, 김요섭

과제기간

2014 년 9 월 1  일  ~   2015 년  6 월  11  일

1. 정량적 개발 목표

이동에 있어 간편하게 하기 위해 최소한의 무게인 50kg 이하를 목표로 하여 평균 성인 남자의 캐치볼 이동간의 속도인 60km/h의 속도, 발사각 0 ~ 60°로 발사되며 간편한 상태를 위해 공 보관 개수는 7개, 배터리 사용시간은 최대 1시간으로 하겠다.

2. 개발 내용 및 범위

이 과제는 CAD 2D도면과 CATIA 3D Modeling을 통해 디자인을 설계 예상 하였고, Midas NFX해석을 이용하여 외형 프레임 부분의 재료강도와 발사부 축의 지탱가능 여부와 강도 공의 충격에 따른 파손 가능성을 보았다. 또한 스텝모터와 리모컨 동작을 위해 C언어, Labview를 이용한 프로그래밍과 제작하는 것을 범위로 성정 한다.

3. 중간 결과

디자인 설계 : 일반적인 형태인 네모박스 형태를 유지하며 이동이 쉽게 손잡이와 바퀴를 부착하여 편리한 방향 전환과 깔끔한 디자인이 되도록 설계하였다.

기술 조사  : 공을 받는 것에 따라 머신이 인식하여 스텝모터를 구동시켜 일정한 속도로 공을 하나씩 쏘아주며 리모컨의 송신을 인식하여 쏘아주는 기술을 주요 기술로 한다.

사양 결정  : 정량적 개발 목표와 정확한 도면에 따름

기본설계 예상1	기본설계 예상2	기본설계 결과	상세설계 결과

4. 결론

머신 자체의 크기가 크기 때문에 이동이 편리하게 하기 위하여 4륜구동 바퀴를 넣어 이동이 쉽게 방향 전환이 좀 더 효율적으로 하였다. 기구 내부에 마이크로센서를 설치 공이 들어오면 인식하여 공을 하나씩 일정한 속도로 내보내고 외부 리모컨 조정을 위해 송/수신으로 데이터를 인식하여 동작하는 방법을 제시 하였다.

제1장 서론

제 1절 과제의 목적

산업 혁명 이후 21C 현대 사회로 접어들면서 수공업이 공장 자동화로 인해 삶이 풍족해지고 근무시간이 주 5일제가 되면서 여가시간이 증가함에 따라 자연스럽게 건강, 스포츠, 문화생활이 중요시 되었다.

현제 우리나라는 2000년대에 들어서면서 “야구”라는 스포츠에 사람들이 열광하고 우리가 생활하는 주변 환경에서도 흔히 볼 수 있듯이 관람을 하거나 사회인 야구단을 만들어 활동하는 등 많이 펴져 나갔다.

하지만 “야구”라는 스포츠는 혼자서 할 수 없기에 반드시 파트너가 필요하고 가장 기본적인 방법인 캐치볼을 하더라도 공이 오가기 때문에 2명 이상이 필요하다. 이를 보안하기 위해 사람이 편리하게 집에서도 혼자 캐치볼과 필요에 따라 수비연습을 할 수 있는 피칭머신을 만들고자 선정하게 되었다.

이 ‘펑고 & 캐치볼’ 머신은 공을 받아 인식하고 일정 시간에 따라 공을 하나씩 이용자에게 보내어 준다.

제 2절 과제의 정량적 목표

⦁ 제품 중량 : 20kg 이내

⦁ 공의 속도 : 60km/h

⦁ 배터리 구동시간 : 1시간 내외

⦁ 발사각도 : 0~60°

⦁ 공의 보관 개수 : 7개

제 3절 필요성 및 기대효과

주 5일제가 늘어남에 따라 여가 시간은 늘어났지만 주중 일과 시간의 근무 시간은 늘어나게 되었다. 일이 늘어나면서 주말에는 집 근처에서 소극적인 여가 생활이 늘어났고 건강과 스트레스 해소를 위해 흔히 볼 수 있는 ‘야구’ 라는 여가 활동을 하고 싶어도 파트너가 필요하다. 하지만 개인적인 사정과 시간을 맞춰야 하는 번거로움이 있고 원하는 시간에 하지 못한다. 또한 베팅연습이나 수비 연습이 필요할시 한계가 있다.

따라서 이러한 문제점들을 인식하고 보안하고자 하는 측면에서 캐치볼과 펑고를 동시에 즐길 수 있는 머신이 시중에 나오면 좀 더 시민들이 ‘야구’라는 운동에 관심을 가지고 접근하기 쉬우며 동시에 건강도 책임질 수 있으며 자신의 여가 시간을 낭비하지 않고 더욱 효율성 있게 사용 할 수 있을 것이다.

바쁜 현대 사회에서 지치고 피곤한 일상에서 벗어나 스트레스와 피곤을 회복시키고 육체적으로나 정신적으로 성장할 수 있어 우리나라의 경제 성장에 이익을 증가시키는데 필요한 요소하고 생각한다.

제2장 과제도출 과정

제 1 절 후보과제

아이디어 명	소리감지 운반로봇
기존의 그림
기존제품의 단점	기존의 운반로봇은 라인을 따라가도록 설치하거나 직접 조종을 해야만 하기 때문에 불편함이 있다. 그리고 물건을 담는 데에 한계를 가지고 있다.
아이디어 도출(변경점)	아이디어의 요점은 라인설치나 조종을 하지 않고 소리를 듣고 반응하기 때문에 편리한 사용이 가능할 것이라 생각했다. 그리고 보관함을 여러 가지로 변경이 가능하기 때문에 용도가 다양하다.

아이디어 명	만능 툴 전동드릴
기존의 그림
기존제품의 단점	기존의 전동드릴은 필요한 공구를 그때그때 찾아야 한다. 또 드릴에 결합되어있는 공구를 빼낸 후 다시 갈아 끼워야 하는 불편함이 있다.
아이디어 도출(변경점)	아이디어의 요점은 힘들게 찾아다니지 말고 또 갈아 끼우지 않게 전동드릴 자체에 만능 툴을 부착하여, 편의성을 최대화하는 것을 도출하였다.

아이디어 명	크레인 다리미
기존의 그림
기존제품의 단점	기존의 다리미는 다림질을 하려면 다리미판도 필요했고 직접 손으로 다 해야 하기 때문에 수고스러움이 두 배이다.
아이디어 도출(변경점)	아이디어의 요점은 다리미와 다리미판을 일체형으로 하며 그 틀에는 크레인처럼 레일을 깐다. 옷을 세팅하고 난 후 버튼하나로 자동왕복이 되면서 다림질이 되도록 도출하였다.

아이디어 명	나홀로 펑고 & 캐치볼
기존의 그림
기존제품의 단점	기존의 피칭머신은 공을 공급해주는 사람이 필요하거나 일정량의 공을 저장한다고 해도 캐치볼을 즐길 수 있는 기구들은 찾아볼 수 없다.
아이디어 도출(변경점)	아이디어의 요점은 공을 공급하지 않아도 제품 안에 공을 넣게 되면 그 공이 다시 발사가 되도록 하는 것이다. 그리고 발사입구의 각도조절을 통해서 높은 각도일 때에는 수비연습도 가능하도록 도출하였다.

선정된 아이디어		나홀로 펑고 & 캐치볼
선정 이유	경제성	모터를 하나만 사용하기 때문에 제작비용이 절감된다. 제작비용 절감과 함께 소모되는 전력량도 줄이기 때문에 에너지절감에 도움이 된다. 높은 가격대가 형성되어 있는 피칭머신을 좀 더 낮은 가격대로 다기능 제품을 구매가능.
	독창성	기존의 피칭머신은 사람이 직접 공을 공급해주거나 저장돼 있는 공을 일정간격으로 발사해주는 식이다. 반면에, 나홀로 펑고 & 캐치볼은 받는 부분까지 추가되어있어 공을 넣게 되면 따로 공급하지 않아도 자동으로 발사가 되므로 기존의 피칭머신에 비해 인력소모가 줄어 듬.
	기술성	• 공학적 기술 요소⦁ 1. 제품의 안정성 및 여러 고려사항들을 위하여 각 부품들을 내부구조에 적절히 배치하는 기술 및 모터와 휠, 마찰판에 따른 공의속도조절 활용기술. 2. 각 주요부분에 가해지는 하중에 따른 구조해석으로 적절한 소재선정 및 2D, 3D모델링을 통한 공학적 전문지식활용. 3. 임베디드 avr 프로그래밍을 이용한 회로제어와 기구적설계 가 많으므로 현장실무 감각 향상.
	실용성	기존의 피칭머신은 콘센트를 사용하지만 충전 가능한 배터리를 사용하므로 휴대가 가능하며, 언제 어디서나 공간만 확보가 된다면 혼자서 사용가능하기 때문에 야구를 좋아하는 사람이라면 누구나 사용할 수 있다.

제 2 절 과제선정 결과

제3장 연구내용

제 1절 이론적 연구

⦁기존 피칭머신과 차이점

기존 피칭머신은 타격연습용으로 단순히 공을 수납하여 순차적으로 타자에게 공을 발사만하고 이동이 불가, 가격이 고가 이지만 저희 팀이 설계한 ‘P&C machine’은 단순 타격용뿐만 아니라 공을 직접 던져 넣어 주고받을 수 있으며 배터리 사용으로 야외에서 사용, 이동이 가능하며 기존의 장비보다 가격이 저렴하여 쉽게 구매 할 수 있다는 큰 장점이 있다.

⦁ 자동 인식

공이 들어오면 유도관에 의해 마이크로 스위치로 떨어지고 그 공을 인식하여 정해진 프로그램에 따라 공을 하나씩 보낸다.

⦁ 리모컨 동작

ATmega8에 부착된 블루투스 통신 키트(P-101S)의 데이터가 버튼스위치의 신호를 인식하여 Machine 내부에 부착된 통합 회로인 Atmega128에 부착된 수신기에 데이터를 받아 스텝모터를 작동 시킨다.

Machine 구조	마이크로 센서 스텝 모터	송신 전송 모듈	수신 전송 모듈	Atmega128 Atmega8

제 2절 특허 조사 분석

특허명	타격 연습용 투구기
출원번호	대한민국 10-1997007-2469	등록일자	1997년 12월 23일
출원자	윤광호, 유강식	등록상태	거절
도면 및 요약	본 발명은 타격연습용 투구기에 관한 것으로서, 종래에는 타격연습시 타자 이외에 투수가 있어야 하는 것이어서 혼자서 연습하는 데 문제점이 있었으며 또한 피칭머신을 사용하는 경우는 그 사용에 따른 불편함과 장비의 가격이 고가라는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 다수개의 공(B)을 수납하여 순차적으로 공급하도록 하는 볼공급통(20)과 이러한 볼공급통(20)으로부터 공급되는 공(B)을 타격하도록 하는 본체(10) 및 받침판(30)으로 구성된다. 이에 따라 타자가 직접 조작하며 정면에서 투사되는 공을 타격하게 되므로 혼자서도 능히 타격연습효과를 갖도록 하는 것이다.
키워드	보관, 피칭머신
유사점	공을 수납하여 순차적으로 공급해 공을 발사한다.
차별점	던지는 기능뿐만 아니라 주고받는 기능이 탑재 이동이 가능하여 휴대가 편리(야외 사용 가능) 가격이 저렴하여 접근성이 용이
출처	KIPRIS 특허정보검색서비스 (http://www.kipris.or.kr)

1) 타격 연습용 투구기

특허명	휴대형 피칭 머신
출원번호	1020140141079	등록일자	2014년 10월 17일
출원자	주식회사 스마츠	등록상태	등록
도면 및 요약	본 발명의 휴대형 피칭 머신은, 본 발명의 휴대형 피칭 머신은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 프레임(100)과 상기 프레임(100)에 회전 가능하게 연결된 각도조절휠(200)과 상기 각도조절휠(200)에 착탈식으로 고정되며, 내부에 투척휠(500)이 회전 가능하게 설치되어 있는 케이스와; 상기 케이스에 높이 조절이 가능하도록 설치되어 있고, 상기 투척휠(500)과 이격되어 투척휠(500)과의 사이로 볼(1)을 마찰시켜 통과시키는 마찰블록(700)과 상기 프레임(100)과 회전 가능하게 연결되어 있으며, 엔진(1200)이 설치되어 있는 지지 장치(1100)와 상기 엔진(1200)에서 발생하는 회전 구동력을 투척휠(500)에 전달하는 케이블(1300)을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의해 조립 및 분해가 용이하고, 다양한 종류의 투구 및 제구가 가능하며, 케이블 꼬임이 방지되는 피칭 머신이 제공된다.
키워드	휴대형, 피칭머신
유사점	공을 순차적으로 공급해 공을 발사, 이동이 가능
차별점	던지는 기능뿐만 아니라 받는 기능이 존재 이동시 분해 조립이 불필요 배터리가 있어 다른 전원장치가 불필요 가격이 저렴하여 접근성이 용이
출처	KIPRIS 특허정보검색서비스 (http://www.kipris.or.kr)

2) 휴대형 피칭 머신

제 3절 가능성실험

실험 1. 휠과 고무패드에 따른 공의 방향 실험

발사부의 휠과 고무패드에 마찰에 의해 공이 앞으로 발사되는 과정에서 공의 발사방향이 한쪽으로 쏠리지 않는지 실험해보아야 한다.

발사부만 따로 제작하여 모터에 휠을 장착하고 고무패드를 사용하여 마찰판을 제작하여 공을 발사하며 공의 발사방향과 공의 속도를 역학적인 계산의 근거와 비교하여 실현 가능성이 있는지 점검해보았다

Feasibility Test	공의 발사방향 및 속도 확인
기 간	2015.5.4

실험 2. 발사각도에 대한 거리 계산 실험

발사각도	첫 번째 공의 속도	두 번째 공의 속도	착지거리
0°	52km/h	50km/h	6.75m
15°	47km/h	48km/h	13.87m
30°	42km/h	40km/h	16.32m
45°	37km/h	35km/h	18.24m
60°	29km/h	26km/h	17.97m

발사각도가 올라갈수록 속도는 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

목표했던 60km/h에는 조금 못 미치지만 착지거리를 보았을 때 캐치볼이나 수비 연습할 거리로는 충분하다고 생각하여서 무리하게 공의속도를 더 올리지 않았다.

실험 3. 블루투스 무선통신 실험

ATmega8과 ATmega128간의 블루투스 모듈을 이용한 무선통신 실험 - 리모컨에 사용하기 전에 문제가 없는지 실험해 보아야 한다.

아트메가8-블루투스모듈(송신)

아트메가128-블루투스모듈(수신)

무선통신 Test를 위하여 아트메가8에 스위치를 연결하여 신호를 주면 아트메가 128에 연결된 led가 불이 들어오는 Test를 하여서 성공

Feasibility Test	블루투스 무선통신 실험
기 간	2015. 4. 22.~ 2015. 5. 25

제4장 상세설계

제 1절 기본 설계

• 제 품 명 : 나홀로 펑고 & 캐치볼

• 기본 도면

전체 도면	발사부 도면

- 요구 기능 -

• 던지는 공을 받아 송구기능

• 땅볼, 공중 볼이 발사되는 수비 연습 기능

• 펑고 & 캐치볼 모드변경

<받는 부>

- 공이 떨어짐을 감지

<공급 부>

- 캐치볼 모드 : 공 감지 후 하나씩 공급

- 펑고 모드  : 일정시간 순차적 공급

<발사 부>

- 공 발사 기능

- 각도 조절 기능

• 공보관 기능

• 공을 넣지 못하면 리모컨으로 공급 부 제어기능

제 2 절 사양서

형 태	피칭머신
공 최고속도	약 60km/h
배터리 종류	KB 18-12
완전 충전시간	약 2시간
완충 후 사용가능시간	약 1시간
충전기	12V/10A 충전기
배터리수명	약 5년
제원	가 로 : 700mm
	세 로 : 1310mm
	폭 : 600mm

부품 제원

공급 모터	제품명 : SE-SM243 제조사 : NEWTC 판매처 : 디바이스마트 전압 : 4.1V 무게 : 0.2kg TORQUE : 1.7kg*cm 크기 : 가로=42, 세로=62, 폭=42(mm) 가격 : 27,000 - 1EA = 27,000원

스테핑모터 드라이버	제품명 : MAI-1MT-ST V2.0 제조사 : M.A.I 판매처 : 디바이스마트 특징 : SLA7026M 1개를 사용하여 유니폴 라 스텝모터 1개 구동가능 전압 : 10~44V 전류 : 최대 3A 크기 : 가로=52, 세로=34(mm) 가격 : 18,000 - 1EA = 18,000원

AVR MEGA 128 개발보드-소형	제품명 : AB-M128-B 제조사 : NEWTC 판매처 : 디바이스마트 특징 : AM-128PRO, AM-128PL MCU모듈을 연결하여 개발가능, ATMEGA128의 모든 포트(PORTA-PORTF)가 10핀 커넥터로 연결, AM-128PRO에 내장된 시리얼 포트로 디버깅 가능 전압 : 외부전원 12V, 내부동작 단일5V 가격 : 37,000 - 1EA = 37,000원

블루투스 통신 키트 페어링	제품명 : P_101S 제조사 : 지오천사로봇기술 판매처 : 디바이스마트 특징 : 마이크로 프로세서간 UART 무선 연결 MCU 1 [ RX <-------> TX ] MCU 2 MCU 1 [ TX <-------> RX ] MCU 2 MCU 1 [ GND <-----> GND ] MCU 2 기본 통신거리: 30 [m] 3.3 [V] 블루투스 무선 시리얼 두 블루투스 모듈은 페어링이 되어 있어 바로 사용 가능합니다. 가격 : 88,000 - 1EA = 88,000원

마이크로 스위치	제품명 : XV-152-1C25 제조사 : XURUI 판매처 : 디바이스마트 특징 : NO + NC타입 전압 : 125/250V AC 전류 : 16A 크기 : 가로=26, 세로=15(mm) 가격 : 750 - 1EA = 750원

발사 모터	제품명 : KNF-을지-001 제조사 : 을지모터 판매처 : Pumpix 특징 : 1/4마력-단상모터-0.2kw 전압 : AC 220V 정격전류 : 2.8A 크기 : 가로=251, 세로=137, 폭=142(mm) 무게 : 9kg 가격 : 103,000 - 1EA = 103,000원

인버터	제품명 : IVT-2000A 제조사 : SMATO 판매처 : SJCO 특징 : 최대출력-2000W, 입력-DC 12V, 출력-AC 220V 크기 : 가로=330, 세로=100, 폭=220(mm) 무게 : 4.4kg 가격 : 230,000 - 1EA = 230,000원

배터리	제품명 : KB18-12 제조사 : 아트라스BX 판매처 : 비엔피시스템 특징 : 전압-12V, 용량-18AH 크기 : 가로=181, 세로=167.5, 폭=77(mm) 무게 : 5.7kg 가격 : 37,000 - 1EA = 37,000원

제 3절 시스템 구성도

통신모듈로 블루투스모듈을 사용하고, 기구부에는 ATmega128로 스위치와 스텝모터를 제어합니다.

리모컨은 ATmega8로 구성하였습니다.

제 4 절 시제품 조립도

전체 조립도

외형

외판-A

외판-B

공급부

공급부 – 날개

발사부 - 축

발사부 - 외형

공급부 - 스테핑 모터

발사부

배터리

인버터

받는부- 유도판 Side Body

받는부- 유도판 main Body

제 5절 시제품 회로도  Atmega 128

Atmega 8

제 6절 해석 결과 및 분석

해석1. 재료에 따른 발사부와 축에 작용하는 하중 해석

(1m x 1m x 3t) x 7.85 = 23.55kg - 철이 3t일 때 무게

(1m x 1m x 1.19t) x 7.85 = 9.36kg - 철이 1.19t일 때 무게

(1m x 1m x 8t) x 1.17 = 9.36kg - mc nylon이 8t일 때 무게

: 세 가지 중 밑의 두 가지 경우를 보면 철이 무게가 6~7배 가까이 차이나는 것을 확인할 수 있다.

외형재질을 8t에 mc nylon을 선정하게 된 이유는 철이 같은 무게를 가지려면 1.19t인데 용접하기도 전에 외형의 길이 때문에 휘어질 가능성이 매우 높으므로 낮은 무게이면서 튼튼한 mc nylon을 선택하게 되었습니다.

발사 부 재질도 처음에는 철을 생각하였으나 무게와 소음문제 때문에 가볍고 소음이 적으며, 결합하는 데에 큰 문제가 없는 mc nylon으로 선정하게 되었습니다.

외형8t(mc nylon), 발사 부4.5t(alloy steel) 변형량

외형8t(mc nylon), 발사 부4.5t(1060 alloy) 변형량

외형8t(mc nylon), 발사 부4.5t(mc nylon) 변형량

NYLON 6이란 카프로락탐의 개환중합으로 만들어지는 고기능성 수지로 자동차, 전기전자 및 기타 산업 기계 분야에 가장 폭넓게 사용되고 있는 엔지니어링 플라스틱 이다.

MC NYLON은 ENGINEERING PLASTICS의 일종으로서 일반 NYLON-6에 비하여 중합법과 성형법이 상이하나, 카프로락탐에 화학적 성분을 촉매로 하여 제조된 결정체의 고분자로서, 기계적 강도와 자기윤활성이 뛰어나고 내열성 및 금속 대체용으로 각광받고 있다. 따라서 고속회전 및 고온에서 연속 사용이 가능하므로 탁월한 물성의 상업용 소재.

※ 3가지 재료 알루미늄, 철, MC Nylon과 비교시 무게 적인 측면를 먼저 고려하고 제품의 가공이나 효율성 변형량들을 종합적으로 평가했을때 MC Nylon이 가장 적합하다고 생각되어 선택하게 되었다

5장. 성능평가

제 1절 정량적 목표의 분석 검토

평가항목	목표	평가(측정)방법	측정조건	측정시행횟수
제품 중량	20 kg	체중계를 이용한 무게 측정		1회
공 발사 속도	60km/h	속도 측정 건을 이용하여 발사 초기 속도를 측정	실내, 실외 장애물 없음	20회
외형 크기	가로 : 550~600 세로 : 650~700 폭 : 500 (mm)	줄자를 이용하여 직접 눈으로 길이를 측정		1회
발사각도	0~ 60〬	각도 측정 장치를 이용		1회
공보관 개수	7 개	눈		1회
구동 시간	1 시간	1시간 구동	실내	-

제 2절 평가결과 및 분석 결론

평가항목	점수
개발 전 정량적 목표를 달성하였는가?	상 / 중 / 하
공 발사 속도가 적당한가?	상 / 중 / 하
외형적 크기는 어떠한가?	상 / 중 / 하
작동시간이 근접한가?	상 / 중 / 하
모터로부터 외형이 안전한가?	상 / 중 / 하
상 - 매우 우수하다 중 - 보통이다 하 - 다른 보안이 필요하다

공의 마찰크기에 따른 공의 속도를 조절하여 적절한 속도를 맞추었다. 리모컨의 추가로 다양한 방식의 사용법이 추가되었다. 하지만 처음제품의 무게는 초기 목표로 잡은 20kg을 많이 초과 하였다. 처음 제품의 재질과 추가적인 외형 사이즈로 인해 무게가 처음보다 많이 초과되었다.

제 6장 결론

제 1절 결 론

발사 부를 CAE 해석으로 발사부와 외형에 작용하는 축의 재질 및 두께를 성정하고 각 부품의 사이즈와 실직적인 받는 부의 크기를 선정하여 실제 캐치볼과 거의 흡사한 사이즈의 기구 부를 설계 하였다. 초기 정량적 목표인 무게와 외형 크기 대해서는 비록 차이가 나지만 기능적인 공의 속도나 개수, 각도 조절 같은 작동하는 부분에 관해서는 목표 값과 거의 일치하도록 설계되었다. 발사 부 모터의 진동을 걱정하였으나 크게 문제가 없었고 다른 부분의 관해서도 큰 무리 없이 진행되었다. 시제품을 기존 제품과 비교하였으나 단점도 분명 존재하지만 기능적인 측면이나 가격 등을 고려하여 보았을 때 더 많은 장점들을 보유하고 있어 분명 경쟁력 있는 제품이라고 말 할 수 있다.

제 2절 문제점

문제점

제품의 무게가 처음보다 많이 증가하였고 그에 따른 자유로운 이동에 제약이 생겼으며 크기의 증가로 인해 보관 또는 다른 지역 운송이 힘들어 졌다. 또한 공의 보관 계수가 7개로 정해져 있어 오랜 펑고 모드 를 하지 못하며 공의 속도가 60km/h 라는 고정 속도로 인해 원하는 속도 제어가 되지 않는다는 단점을 가지고 있다.

해결 방안

재질을 좀 더 가볍고 가공이 편리한 재질로 변경시키고 모터를 변경시켜 인터버를 제거하여 무게를 줄인다. 또 모터 변속 제어가 가능한 모터로 변경하여 속도 제어까지 가능하도록 한다.

제 3절 향후 계획

1. 조금 더 가볍고 튼튼한 소재의 재료를 찾아 외형부분의 두께를 얇게 만들고 무게를 가볍게 만들어 이     동과 보관이 쉽게 만들 것

2. 모터 속도 제어나 마찰 판의 마찰력을 조절하여 공의 속도를 리모컨으로 조절 할 것이다.

3. 탈부착이 가능한 공 저장 통을 만들어 많은 공이 발사 되도록 설계할 것이다.

4. 추가적인 개선 가능 부분을 찾고 수정한다.

부록

[참고문헌]

Atmega 128 ( Datesheet )

Atmega 8 ( Datesheet )

AVR Atmega 128 ( ohm사 , 저자 신동욱 )

OR CAD 10.5를 이용한 쉽게 배우는 PCB 설계

(지앤북, 황이윤, 김우성, 전현성, 고재원)

Step Motor Driver ( Menval )

Step Motor ( Menval )

메카트로닉스 실험 교재

네이버카페_ 전자공작

네이버카페_ 당근이의 AVR 갖구 놀기

소스 코드

atmega 8 - 포트c에 연결된 스위치 입력 시 atmega128로 데이터를 송신시키는 소스입니다.

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#define F_CPU 16000000

#include <util/delay.h>

void putdata(volatile unsigned char data);

int main()

{

DDRC=0xFF;	//PORTC에 전원인가

UCSRA=0;

UCSRB=0x18;

UCSRC=0x06;

UBRRH=0x00;

UBRRL=103;	//UART통신 baud rate 9600설정

sei();

while(1)

{

if((PINC&0x01)==0x01)	//스위치가 눌린다면

{

putdata(0x00); _delay_ms(1000);	//putdata함수에 입력설정

}

}

}

void putdata(volatile unsigned char data)	//송신 준비 완료

{

while ((UCSRA & 0x20)==0);	//데이터 구문

UDR=data;

UCSRA|=0x20;

}

atmega128 - 인터럽터를 사용하여 마이크로 스위치 입력 시 스텝모터 구동소스와 데이터를 수신하여 스텝모터를 구동하는 소스입니다.

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#define F_CPU 16000000

#include <util/delay.h>

unsigned char getdata();

volatile unsigned char data=0;

volatile int motor_cw[]={0b11000000, 0b01100000, 0b00110000, 0b10010000};

//모터의 구동 방식을 배열로 지정

volatile int  k=0, mode=0, d=0;	//변수선언

ISR(INT0_vect) // INT0	//인터럽트 구문

{

for(d=0; d<13; d++){	//스텝의 각도를 보며 반복횟수 조정

PORTF=motor_cw[0];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[1];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[2];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[3];	_delay_ms(5);	//모터 회전

}

}

int main()

{

UCSR0A=0;

UCSR0B=0x18;

UCSR0C=0x06;

UBRR0H=0x00;

UBRR0L=103;	//UART통신 baud rate 9600설정

EICRA=0b00000011;   // INT0 상승엣지사용 레지스터

EICRB=0b00000000;

EIMSK=0b00000001;   // INT0 인가허용

DDRA=0xFF;	DDRF=0xFF;	DDRB=0xFF;

//PORTA, PORTF, PORTB에 전원인가

PORTB=0x01;	//PORTB의 입력

sei();

while(1)

{

getdata();	//getdata함수에 값을 받음

PORTB=data;	//PORTB에 데이터를 받아 PORTB에 값을 입력

if((data &0x00)== 0x00){	//받은 데이터를 비교후 그값이 일치하다면

//아래 모터 작동 구문 실행

for(int k=0; k<13; k++){

PORTF=motor_cw[0];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[1];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[2];	_delay_ms(5);

PORTF=motor_cw[3];	_delay_ms(5);	//스텝의 각도를 보며 반복횟수 조정

}

}

}

}

unsigned char getdata(void)	//데이터 수신 준비 완료

{

while ((UCSR0A & 0x80)==0);	//데이터 구문

UCSR0A|=0x80;

return(UDR0);

}