[전자공학과 창의적설계] 전자석을 이용한 타자 연습기

on Project

2017-1 경희대학교 전자공학과 창의적설계(지도교수 김동한), team608의 프로젝트 포스트입니다.

프로젝트 소개

프로젝트 명

전자석을 이용한 타자 연습기


시스템 구성도



전자석을 이용한 타자 연습기는 컴퓨터 응용프로그램인 Typing Assistant와 키보드 위에 올려놓고 사용하는 Keyboard Panel, 장갑형태의 FingerTip으로 이루어져있다.


시퀀스 다이어그램



과정 1,2: 전원이 KP와 FT에 인가되면 KP와 FT은 서로 블루투스 연결을 맺는다. TA는 어플리케이션이 실행될 때 2초의 로딩시간을 거치면서 KP와 FT의 블루투스 연결이 맺어지는 것을 기다린다.

과정 3,4: TA와 KP가 시리얼 연결을 맺는다.

과정 5,6: TA는 입력해야 할 문자를 무작위로 생성한 후 모니터에 출력한다.

과정 7,8: TA는 생성된 문자를 Character형으로 시리얼 통신을 통해 KP로 전달하고 KP는 이에 해당하는 전자석을 활성화한다.

과정 9,10: KP는 TA로 부터 받은 문자를 블루투스 통신을 통해 FT으로 전달하고 FT은 이에 대항하는 전자석을 활성화한다.

과정 11: 사용자가 KP와 FT의 전자석의 전자기력을 인지하고 키보드를 올바르게 입력하면 키보드 인터럽트 이벤트가 발생한다.

과정 12~15: 키보드 인터럽트가 발생하면 KP와 FT의 전자석을 비활성화한다.

과정 16: TA는 다시 새로운 문자를 무작위로 생성한 후 위의 과정을 반복한다.


Typing Assistant

소개


TA는 Node.js 엔진과 Chromium 브라우져을 기반으로 데스크탑 어플리케이션을 제작할 수 있는 Electron을 사용하여 만들어졌다.

node-serialport 모듈을 사용하여 KP과 시리얼 통신을 할 수 있게 하였으며, 자체적으로 랜덤하게 영어 소문자 하나를 생성하고, 그에 해당하는 키보드 인터럽트 이벤트가 발생하면 다시 새로운 문자가 생성되게 하였다.

개발스펙

Release

Git Repository

https://github.com/sauber92/GraduationProject-TA

Keyboard Panel

소개



Arduino Mega 보드와 16채널 릴레이 2개, 전자석 26개를 사용하여 구성하였다. 블루투스 모듈은 HC-06을 사용하였다.

SoftwareSerial 라이브러리를 통해 FT과 블루투스 통신을 하였다.

개발스펙

Git Repository

https://github.com/sauber92/GraduationProject-KP

FingerTip

소개



Arduino Uno 보드와 4채널 릴레이 2개, 전자석 8개를 사용하여 구성하였다. 블루투스 모듈은 HC-06을 사용하였다.

SoftwareSerial 라이브러리를 통해 KP과 블루투스 통신을 하였다.

개발스펙

Git Repository

https://github.com/sauber92/GraduationProject-FT

동영상



발표자료

종합설계 최종 발표자료 (17.06.01)

[Graduation Project] 전자석을 이용한 타자 연습기 from Junyoung Jung


창의적종합설계경진대회 발표자료 (17.07.04)

[team608] 전자석을 이용한 타자연습기 from Junyoung Jung


실전문제연구단 판넬자료 (17.12.01)

전기적 힘을 사용한 햅틱 기술의 교육 효과 증명: 전자석을 이용한 타자 연습기 from Junyoung Jung


프로젝트 관리

team608의 트렐로

License

제작자

느낀점

(17년 7월 4일 수정)


이 프로젝트는 ‘전기적인 힘을 사용하여 사용자의 학습의 효율을 증대하고 교육을 강화시킬 수 있다’라는 제안을 증명하기 위해 수행한 프로젝트입니다. 예를 들어 알파벳 A에 해당하는 키를 입력할 때, 기존의 타자연습기는 단순반복을 통해 A의 자판 위치를 기억할 수 있도록 학습을 시킵니다. 하지만 ‘전자석을 이용한 타자연습기’는 A 자판 위에 있는 전자석 과 A 자판을 눌러야 할 손가락(왼손 새끼 손가락)의 전자석 이 활성화 되어, 두 전자석 사이의 인력을 사용자가 인지하여 자판의 위치를 알아차릴 수 있도록 피드백을 줍니다. 이를 통해 좀 더 효율적인 학습이 가능하다는 것을 증명하고 싶었습니다.

프로젝트는 성공적으로 완성이 되었고, 제안에 대한 뒷받침을 하기 위해 사용성 평가까지 시행했습니다. 모집단의 크기가 작아서 믿을만한 자료가 되지는 못하겠지만 저희 팀이 의도한대로 ‘사용자에게 피드백을 준다’라는 점과 ‘HW를 같이 사용하는 것이 SW만 사용했을 때보다 효율이 높다’라는 두 가지 점을 어느 정도 증명할 수 있었습니다.

현재(17.07.04) 이 프로젝트는 ‘경희대학교 실전문제연구단’의 과제로 참여하게 되어 더 수정할 예정입니다. 내부적인 기능에 대한 수정보다는 외부적으로 하우징을 하는 과정을 더 깔끔하게 바꾸고 싶습니다.

처음 종합설계(=졸업 프로젝트)의 프로젝트로서 아이디어 구상을 했을 땐 지도 교수님의 Accept을 받는 아이디어가 없어서 힘들었습니다. 하지만 계속해서 새로운 아이디어를 도출해내고, 한 학기 내에 구현 가능한지를 판단하다보니 좋은 아이디어로 진행을 할 수 있었습니다.

일단 아이디어가 결정이 난 후, 설계에 주로 초점을 뒀습니다. 다른 어떤 팀보다 설계에 오랜 시간을 두고 깔끔한 시나리오를 만들 수 있었고 오픈소스 / 오픈하드웨어로 프로젝트 공개를 하고 싶었기 때문에, 들여쓰기 규칙부터 변수/함수명 짓는 규칙까지 정하여 팀원들과 공유하였습니다.

저는 주로 Typing Assistant의 개발을 하였습니다. 일렉트론(Electron)을 사용해본 경험이 있었기에 (아직 미완성 프로젝트인 Sparkling에서 일렉트론을 처음 사용하였다.) 쉽게 접근 할 수 있었고, 그 과정에서 일렉트론 오픈소스에 기여를 할 수도 있었습니다. 작은 오타를 수정했을 뿐입니다.. 그리고 오늘 일렉트론 조직으로부터 Invite를 받기도 하였습니다!! (이제 일렉트론 개발자라 불릴 수 있는 건가?!)

일렉트론은 쉽게 데스크톱 어플리케이션을 개발할 수 있다는 점에서 큰 매력이 있고, 또 그 어플리케이션이 운영체제에 상관없이 어디에서나 실행될 수 있도록 할 수 있다는 장점이 있습니다. 앞으로도 일렉트론을 사용한 많은 프로젝트를 진행해 보고 싶습니다.

Keyboard Panel과 FingerTip의 개발에서는 주로 팀원들에게 조원을 주는 역할을 하였습니다. 가장 기억에 남는 것은, 전송받은 문자를 판단하는 과정에서 ‘바이너리 서치’를 사용하도록 조언한 것입니다. KP의 경우 시리얼 통신을 통해 전송받은 문자가 26개의 알파벳 중 어느 것인지 찾고 해당 전자석을 활성화 시켜줘야 합니다. 이때 if-else문 26개를 통해 탐색하는 코드를 바이너리 서치로 수정하였습니다.

종합설계에서는 우수팀으로 선정되었고 그 결과 실전문제연구단 과제로도 선정되어 학교의 지원도 받을 수 있었습니다. 앞으로 더 발전되도록 보완하겠습니다.

(17년 12월 1일 느낀점)

본 프로젝트를 통해 실전문제연구단 과제를 진행 중에 있습니다. (실전문제연구단이란?)

오늘은 경희대 실전문제연구단 23개 팀의 성과발표회가 있었으며, 최우수 2개팀을 선정하여 경희대학교의 대표를 선정하였습니다.


< 경희대 실전문제연구단 성과발표회 >

이번 성과발표회에서 선정된 학교 대표는 내년 1월에 있을 X-Corps Festival에 전시 발표를 해야 합니다. 솔직히 최우수 팀으로 선정될 자신이 없었는데…

< 최우수 팀이 되어 버렸다 >

최우수 팀으로 선정되었습니다. 남은 기간동안 연구단 과제를 잘 끝내도록 하겠습니다.