서울대학교 공과대학
학사편입학 모집안내
* 입학지원서 접수 : 2019년 12월 9일(월) 10:00 ~ 12. 13(금) 17:00
* 면접 및 구술고사 : 2019. 12. 26(목) 이후
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최우수상
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최우수상의 작품명,작가,응모분야 정보입니다.
작품명 청각장애인을 위한 실시간 웨어러블 음악감상 디바이스
팀명 투바팩진
작품설명 <청각장애인을 위한 실시간 웨어러블 음악감상 디바이스>
청각장애인과 비장애인이 함께 실시간 차트 1위 음악을 듣고, 함께 음악을 즐기고, 좋아하는 노래를 마음 껏 들을 수 있는 세상을 만들고 싶었습니다.
저희는 무선 블루투스 디바이스를 활용한 촉각적 진동형 이어폰 연구개발을 통해 청각장애인도 음악을 함께 즐기고, 실시간으로 음악차트에 있는 곡들을 공유하고 느낄 수 있도록 구현하였습니다.
흔히 알려진 골전도 이어폰은 고막을 거치지 않고 내이로 바로 통하도록 구성되어있어 고막손상 환자들에겐 효과적일 수 있지만, 이는 전체 청각장애인 비율의 10%에 불과합니다.
내이 손상과 선천적인 장애로 인해 소리를 듣지 못하는 청각장애인분들이 전체의 50% 이상을 차지합니다.
저희는 이런 부분에 집중하여, 음악 감상의 매개체를 '소리'라는 고정관념에서 벗어나 '촉각'으로 이동하여,
촉각적인 요소를 통해 효과적으로 음악을 전달할 수 있는 형식으로 개발하여,
팔찌형태의 웨어러블 디바이스를 통해 음악을 감상 할 수 있도록 연구,개발하였습니다.

우수상
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작품명 자폐성 장애의 정서안정을 위한 다감각 제품
팀명 Social Sense
작품설명 자폐성 장애 아동은 감각을 동시에 처리하는 다감각 연합능력이 부족하다. 다감각 연합능력 결핍은 곧 의사소통의 문제와 직결된다. 문제의 근본적인 해결을 위해서는 다감각을 자극하여 동시에 경험하도록 하는 다감각 자극 훈련이 필수적이다. 치료 기관에서는 교구를 중심으로 다감각 자극 훈련을 진행하고 있는데, 치료비용과 장기 대기로 인해 치료시기를 놓치는 경우가 존재한다. 따라서 저비용으로 지속적인 치료가 가능한 ‘가정용 다감각 자극 교구’에 대한 필요성을 도출하였다.

제품명은 ‘다감각 자극 블록 세트’이다. 블록의 소재, 색상, 형태를 다양하게 구성하여 촉각과 시각을 자극하고, 자폐 아동이 반응하는 특정 소리와 음악을 활용하여 청각을 자극한다. 판 위에 블록을 쌓으면 판에 내장된 프로세서가 블록의 ID를 인식하여 대응된 소리를 출력한다. 블록을 쌓음에 따라 각각에 대응된 소리가 중첩되어 블록에 따른 다양한 음악을 만들 수 있다. 이를 통해 자폐 아동의 기호에 맞는 구성으로 블록을 조합하여 다범위의 창의 활동을 장려하고, 그 과정에서 다감각 자극 훈련을 유도한다. 또한 보호자와 치료사에게 아동의 상태 파악을 돕는 교구로 활용하고자 한다.

제품의 특장점은 휴대성, 유연성, 경제성이다. 첫째, 기존 교구와 달리 크기가 작고 설치가 간단하여 가정에서 사용이 용이하다. 둘째, 소프트웨어 업데이트를 통해 난이도 및 테마 조정이 가능하다. 셋째, 저항을 사용하는 아날로그 방식으로 구현하여 제작 단가가 낮다.

파트너십을 맺은 관악장애인종합복지관의 협력 하에 감각통합치료 및 작업치료과정에 본 제품을 사용하여 User Test를 진행하였다. 자폐 아동이 능동적으로 창의적인 결과물을 만들 수 있다는 점, 자폐 정도에 따라 음악의 난이도를 조정하여 치료에 연계할 수 있다는 점에서 치료사의 긍정적인 피드백을 받았다. 사용성 설문조사 결과, 치료사는 실제 치료에 사용할 의향이 있다고 답하였으며 보호자 또한 제품을 구매하여 가정에서 지속적인 다감각 치료를 연계할 의사가 있다고 답하였다.
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작품명 전방향 바퀴와 돌출형 흡입구를 이용한 꼼꼼한 청소 로봇 : 라이다 기반 제어와 비젼 기반 제어
팀명 공우
작품설명 현재 시중에 여러 종류의 로봇청소기가 나와있지만, 국내 사용 가정은 100명중 7명 꼴로 대중화에 성공하지 못했다. 독일의 소비자 설문조사에 따르면, ‘집안 구석구석을 철저하게 청소하지 못하는 점’이 가장 큰 취약점이라고 조사되었으며 청소 역량에 대한 소비자의 신뢰성 부족이 로봇 청소기 시장에 큰 장애가 되고 있다.
주 원인은 집안 구조의 복잡성에 비해 청소 방식에 한계가 있기 때문이다. 기존의 로봇청소기는 몸통 바닥에 흡입구를 가지고 있어 이동 경로가 곧 청소 영역이 되고, 대부분 원형 또는 사각형의 몸체를 가지고 있어 이동 경로에 제한이 있다. 따라서 청소 영역에 빈틈이 생긴다. 이를 보완하기 위해 브러쉬가 달린 모델들이 출시되었지만, 이는 간접적인 해결책일 뿐 오히려 먼지가 사방으로 퍼지거나, 코너를 청소하지 못하는 문제는 여전히 존재한다. 또한, 기존 바퀴는 기동성의 낮은 자유도로 임의의 표면에 대해 온전한 청소가 보장되지 않는다. 더불어 로봇청소기와 사용자 간의 직관적인 상호작용의 부재가 신뢰성을 낮춘다. 일부 제품에서 조종 기능을 추가했지만 직관적이지 못한다는 단점이 존재한다.
본 프로젝트에서는 돌출형 흡입구를 이용하여 근본적인 해결방안을 제시하고 전(全) 방향 바퀴인 메카넘 휠을 활용하여 구동의 자유도를 높였다. 또한, 딥러닝 모델을 활용한 HRI(Human Robot Interaction) 플랫폼을 제안하여 사용자의 신뢰성 증진을 도모한다. 본 로봇은 차세대 로봇 청소기의 발전 방향을 제시한다.
장려상
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작품명 회전근개 재건 수술 후 재활치료를 위한 소프트 웨어러블 로봇 개발
팀명 Shoulder Mechanics
작품설명 어깨 회전근개 파열은 현대에 굉장히 흔한 질환으로 그 환자 수는 점점 늘어나고 있다. 이 질환의 치료에서는 수술 후 일정기간동안의 보조기 착용과 재활운동(CPM)이 특히 강조되는데 기존의 보조기는 가격이 다소 비싸며 기존의 CPM 기구는 가격, 이동성, 강체성 측면에서 단점을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 보조기와 CPM 기구를 통합한 새로운 제품의 개발을 목표로 한다.
먼저 이 제품에는 소프트 웨어러블 로보틱스 기술이 적용되었으며, 공압 액츄에이터를 사용하여 팔의 완전한 수동적인 재활운동을 만들어 낼 수 있다. 특히, 환자가 불편함을 느껴지 않도록 견갑-상완 리듬을 포함한 어깨의 복잡한 해부학적 요소들을 고려하는 것이 중요한데, 강체를 이용해 다자유도를 가지면서도 이탈현상이 없도록하여 사람 어깨 운동에 적합한 형태의 새로운 액츄에이터를 개발하였다. 이러한 형태의 액츄에이터는 기존의 보조기에서 사용되는 스펀지 패드위에 올라가게 되는데, 패드의 재질을 일반 스펀지와 고경도 스펀지를 혼합하는 한편, 형태를 힘이 잘 분산 되도록 하였다. 이처럼 본 제품은 강체성과 유연성이 동시에 적용되었기 때문에 힘에 저항할 수 있으면서도 환자가 착용할 때 불편함을 야기하지 않는다.
본 제품은 구동이 되지 않을때에는 보조기로써 어깨 근개의 장력을 줄여주고, 구동시에는 CPM 기기로써 강직을 방지할 수 있을 것이다. 구동시, IMU 센서를 이용한 피드백 제어를 통해 각도를 제어하기 때문에, 원하는 각도와 속도를 유지하면서 의사의 지침에 부합한 안정적인 재활을 할 수 있다. 또한 보조기와 재활운동장치 사이의 기능전환도 간편하기 때문에 번거로움이 적고 더욱 실용성이 있을 것이다. 제작과정이 모두 현재 대량생산에 사용되는 과정이므로 상용화되기 어렵지 않을 것이며, 늘어나는 환자수를 고려했을 때 그 수요도 크다고 판단된다. 결론적으로, 보조기와 재활운동기로 모두 사용 될 수 있는 본 제품은 많은 환자들의 부담을 크게 줄일 수 있을 것이다.
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작품명 무인배송용 드론 설계 및 가변적 목표지점으로의 자동제어 알고리즘 개발
팀명 관악통운
작품설명 드론을 이용한 물품 배송 시에 GPS 신호만으로는 건물 내의 배송 지점에 착륙하거나 혹은 좁은 지역에 착륙하는 제어를 하기에 부정확도가 높은 편이다. 이에 대한 대안으로 본 연구에서는 배송에 적합한 드론을 개발하였고, 드론의 영상정보를 분석하여 정확한 착륙을 하고자 하는 자동 제어알고리즘을 개발하였다.
먼저 DJI사의 F450 Quadcopter를 기반으로 하여, 물류수송에 적합한 드론을 설계하였다. 드론의 주 제어를 담당하게 되는 Flight Controller는 Open Source/Hardware인 Pixhawk4를 이용하였다. 드론의 수/자동 제어를 위하여 Foxeer사의 FPV카메라, 라즈베리파이전용 카메라 등을 설치한다. 드론의 그리퍼는 Solidworks 3D CAD 소프트웨어를 이용하여 설계 및 시뮬레이션을 완료한 후, DP200 3D프린터/레이져커터를 이용하여 제작하였다. 그리퍼의 제어는 아두이노 Uno를 이용하여 이,착륙시 자동으로 물체를 집고 놓는다. 제작된 그리퍼는 다양한 크기의 물체를 효율적이고 안전하게 잡을 수 있도록 설계되었다.
물류 배송 단계에서는 먼저 드론의 지상통제소에 해당하는 QGroundController(QGC)로 원하는 Mission과 이동경로를 생성한 후 드론을 목표지점 근방까지 자동 비행시켜, 착륙지점에 설치된 H 식별자가 영상속에 위치하도록 한다. 먼저 수동제어의 단계에서는 H 식별자의 위치를 바탕으로 조종자가 조종기를 통해서 드론을 착륙시킨다. 자동제어의 단계에서는 ROS프로그래밍, C++프로그래밍 언어, MAVROS, OpenCV라이브러리 등을 통해 작성한 자동제어 코드를 드론의 소프트웨어인 PX4와 통신시켜 영상 내 H 식별자 위치를 기반으로 드론을 착륙시킨다. 물체배송 완료 후 QGC를 이용하여 드론을 자동복귀 시킨 후 회수한다.
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작품명 스스로 자아를 형성하는 펫 로봇(Pet Robot with Artificial Ego)
팀명 제페토랩스(Gepeto Labs)
작품설명 ■ 개요
본 작품은 사람과의 소통과 정서적 교류를 목적으로 개발된,
인공 자아(Artificial Ego)를 가진 펭귄 형태의 펫 로봇(이하 ‘퐁퐁이’)이다.
사람과의 의사소통에 대해 배우며 자신만의 자아를 형성해나간다. 사람과 환경에 대한 정보를 인지해서, 자신의 현재 상태에 따라 다양한 방법으로 해석하고 반응하며 자신에 대해 표현하는 과정을 통해 상호작용하며 성장한다. 사용자는 끊임없이 변화하는 자아를 가진 자신의 펫 로봇을 마주할 수 있을 것이다.
■ 기억과 상호작용
퐁퐁이는 새롭게 만나는 사람들의 얼굴을 기억한다.
기억저장소와 같은 브레인 맵을 통하여 사람과 음성에 대한 정보를 저장한다. 습득 빈도나 주기 등에 따라 단기기억과 장기기억으로 분류되며, 망각이 일어나기도 한다. 이후에 어떻게 상호작용하는지에 따라 그 사람, 혹은 그 음성에 대한 감정이 변화하며, 퐁퐁이의 성향과 행동 역시 변화한다.
■ 의사소통
퐁퐁이는 눈과 몸짓, 소리로 의사소통을 할 수 있다.
가장 복합적인 수단은 소리이다. 소리의 높낮이와 세기로 의사를 표현한다. 사람에게서도 한국어, 영어 등 언어를 인식하는 것이 아니라, 아기가 말을 처음에 배우는 것처럼 소리로 의사소통 신호를 기억한다. 이를 바탕으로 기분과 상황 따라 사용자가 말한 새로운 소리나 억양을 따라 하는 등, 의사소통의 수단으로 소리를 배우고 사용한다.
■ 인지와 두뇌구조
퐁퐁이의 두뇌는 인지주의를 바탕으로 설계되었다.
퐁퐁이는 얼굴과 눈, 얼굴의 ID와 표정, 음성의 종류와 억양, 터치의 종류, 좋아하는 색깔의 물건, 자신의 이름이 불리는 것 등을 인지할 수 있다. 이렇게 인지하는 정보에 대해 학습, 기억, 주의 등의 처리과정을 거치게 되고, 이에 따라 사고방식이 변화하여 같은 상황에서도 다른 반응과 행동을 보이게 된다. 어떻게 사고하는 방식이 변화하는지에 대한 큰 틀만 정해져 있을 뿐, 결과적으로 어떻게 인공 자아가 형성될지는 정해져 있지 않고 끊임없이 변화할 수 있다. 또한 같은 상황에서도 자신의 상태나, 기억하고 있는 것에 따라 다르게 반응할 수 있다.
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