IoT 기반 실시간 원격 관제, 헌터-킬러(Hunter-Killer) 연동 조준 및 4단 코일건 가속 무인 플랫폼
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중부대학교 스마트IT전공 캡스톤디자인(졸업작품)으로 개발된 다목적 원격 무인 전차 시스템입니다.
위험 전장 및 재난 구조 현장에서 인명 피해를 방지하고 탐색·물자 수송·원격 타격을 수행할 수 있도록 설계되었습니다.
웹 브라우저를 통한 실시간 듀얼 영상 관제, MQTT 비동기 패킷 통신, TFmini Plus LiDAR 거리 기반 고저각 산출, 전차장 독립 탐색(CPS) 및 포수 사격 연동 로직(Hunter-Killer)을 구현했습니다.
- 개발 기간: 2023.03.02 ~ 2023.06.19 (중부대학교 스마트IT프로젝트)
- 수행 역할: 하드웨어 설계 총괄 & 임베디드 펌웨어 리드 (Hardware & Embedded Firmware Lead)
- 기여도: 웹 GUI 및 3D 모델링을 제외한 전체 시스템 하드웨어 회로 설계 및 펌웨어 코드 100% 자체 개발
- 하드웨어/회로: 전원 분배망 설계, 대전류 스위칭/구동계 회로 설계 및 제작
- 임베디드 펌웨어:
- ESP8266(WEMOS D1 R1) 기반 MQTT 통신, 시리얼 패킷 파싱 및 구동 제어 로직 구현
- Arduino Uno 클러스터 펌웨어 개발 (AVR 레지스터 직접 제어 코일건 점호, LiDAR 계측 파싱, 다축 서보 제어)
- 협업 구조: 총 6인 (하드웨어/펌웨어 총괄 1, 기구 조립 보조 3, 웹 프론트엔드 1, 외형 3D 디자인 1)
| 구분 | 하드웨어 명칭 | 수량 | 역할 및 세부 규격 |
|---|---|---|---|
| Main Compute | WEMOS D1 R1 (ESP8266) | 2 | Wi-Fi 통신, MQTT 브로커 연동, 차체 기동/포탑 모듈 제어 |
| Arduino Uno | 3 | 코일건 고속 점호, LiDAR 거리 파싱, 4축 서보 PWM 분산 제어 | |
| Vision & Sensor | ESP32-CAM | 2 | 포수 시야(주포 동기화) & 전차장 시야(180° 회전 수색) 스트리밍 |
| TFmini Plus LiDAR | 1 | 전방 타깃 거리 측정 (SoftwareSerial 통신, cm 단위 변환) | |
| 적외선 IRED & 포토트랜지스터 | 각 6 | 코일 구간별 탄자 감지 및 마이크로초(micros()) 탄속 측정 |
|
| Actuator | DC 웜 기어드 모터 | 4 | 4륜 차체 구동 (강한 토크 기반 험지 주행) |
| L298N 모터 드라이버 | 1 | 듀얼 모터 방향 및 PWM 속도 제어 | |
| 서보모터 | 4 | 포탑 방위각, 주포 고저각, 전차장 조준경(CPS) 팬 제어 | |
| 솔레노이드 액추에이터 | 1 | 금속 서포트(탄자) 격발 챔버 인입 | |
| Power & Circuit | LUNAVOLT 리튬이온 배터리팩 | 2 | 12V 10Ah (3S2P) / 12V 30Ah (3S6P), 구동계 및 무장계 분리 공급 |
| IRF540 MOSFET 모듈 | 4 | 코일 4단 대전류 고속 스위칭 |
[ Web Interface (HTML/JS) ]
│ ▲
│ │ MQTT Over WebSocket (Broker: broker.mqtt-dashboard.com:8088)
▼ │
[ WEMOS D1 R1 (ESP8266) ]
│ ▲
│ │ UART Serial Bus (115200 bps)
▼ │
[ Arduino Uno Cluster ] ───> [ DC Motors / 4x Servos / TFmini LiDAR / 4-Stage Coilgun ]
📄 상세 결과보고서: 저장소 내
2023 다목적 무인 전차 프로젝트.pdf파일에서 전체 개발 보고서 전문을 확인하실 수 있습니다.
📌 전체 시연 재생목록: YouTube에서 전체 재생목록 보기
| 영상 제목 / 내용 | 시연 내용 요약 | 링크 |
|---|---|---|
| 차체 구동계 모터 벤치 테스트 | L298N 모터 드라이버 및 배터리 구동계 벤치 테스트로 LUNAVOLT 리튬이온 팩 전원 인가 후 웜 기어드 모터 4륜 동시 토크 점검 | 영상 보기 |
| 다목적 무인 전차 코일건 4단 코일 시험발사 | 포토트랜지스터 4단 배열 및 아크릴 가이드 튜브 내 센싱 점호 회로 동작 검증 및 파워 벤치마킹 | 영상 보기 |
| 다목적 무인 전차 코일건 단일 코일 시험발사 | 대용량 전원과 MOSFET 스위칭을 활용한 단일 코일 전자석 격발 파워 벤치마크 및 캔 타격 테스트 | 영상 보기 |
| 차체 한계중량 적재 주행 테스트 | 금속 앵글을 적재한 상태에서의 차체 하중 주행을 통해 차체 한계중량 테스트 | 영상 보기 |
| 차체 무선 조작 및 조향 테스트 1 | 복도 환경에서 스마트폰 MQTT 대시보드 앱을 이용한 4륜 구동계 DC 기어드 모터 턴 및 조향 안정성 검증 테스트 | 영상 보기 |
| 차체 무선 조작 및 기동 테스트 2 | 복도 환경에서 스마트폰 MQTT 대시보드 앱을 이용한 4륜 구동계 전진/후진 및 선회 기동 테스트 | 영상 보기 |
| MQTT 기반 전차장 조준경(CPS) 각도 제어 | 스마트폰 MQTT 대시보드 앱에서 locate 좌표 토픽 송신 시 상부 팬 서보모터 반응 테스트 |
영상 보기 |
| 포탑 상부 서보모터 및 통신 동기화 디버깅 | 스마트폰 MQTT 대시보드 앱 명령 발행(pub) 시 아두이노 IDE 시리얼 모니터 패킷 수신 및 포탑 상부 서보모터 동기화 디버깅 |
영상 보기 |
| 웹 관제 GUI 기반 차체 기동 연동 테스트 | Web Interface(HTML/JS) 키패드 및 방향 입력 시 차체 기동 제어 | 영상 보기 |