아두이노 기반 '제3의 눈': 시각장애인용 보조 내비게이션 장치

부품 및 소모품

부품	수량	비고
스파크펀 아두이노 프로 미니 328 - 5V/16MHz	5	각 모듈별 독립 제어용
초음파 센서 (HC-SR04 등)	5	장애물 감지용
퍼프보드 (만능기판)	5	모듈별 회로 구성용
진동 모터	5	촉각 피드백용
부저	5	청각 피드백용
5mm 적색 LED	5	시각 표시용
슬라이드 스위치	5	부저/진동 모드 선택용
암 헤더 8핀 1열 (0.1")	2	아두이노 장착용
수 헤더 40핀 1열 (0.1")	2	초음파 센서/배터리 연결용
점퍼 와이어 (일반)	4
파워뱅크	1	4개 모듈 전원용
고무밴드 및 스티커	1세트	착용용 밴드 제작
3.7V 리튬폴리머 배터리	1	손목 모듈용

필요 도구

• 납땜 인두
• 글루건

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE

프로젝트 소개

핵심 특징

• 시각장애인용 최초 웨어러블 기술
• 초음파 파동으로 장애물 감지
• 진동/부저 소리로 사용자 알림
• 밴드나 옷처럼 착용 가능

WHO 기준 전 세계 약 3,900만 시각장애인이 일상생활에서 큰 어려움을 겪습니다. 전통적인 백색 지팡이는 효과적이지만 깨지기 쉽고 틈새에 끼이는 등 단점이 있습니다. 안내견은 비용이 매우 비쌉니다(약 42,000달러/2,800만원). 기존 스마트 기기들도 휴대가 불편하고 많은 훈련이 필요합니다.

이 프로젝트의 목표: 저렴하고(총 비용 $25 미만/약 1,500원), 효율적이며, 착용 편하고, 훈련이 거의 필요 없는 내비게이션 보조 기기 개발.

기존 시스템의 문제점

• 백색 지팡이: 쉽게 파손, 포장 도로 틈새나 물체에 걸림
• 안내견: 막대한 비용
• 공통 단점 (스마트 기기 포함): 휴대 불편, 많은 훈련 필요

'제3의 눈'의 특징: 지팡이 없이 양손 자유롭게 사용. 밴드/옷처럼 착용해 5차원(양어깨, 양무릎, 손) 주변 감지. 장애물 감지 시 진동과 비프음으로 알림, 거리가 가까울수록 진동 강도와 비프 빈도 증가. 완전 자동 동작. 향후 재킷 일체형으로 개선 가능, 전용 보드와 고성능 센서로 혼잡한 환경에서도 빠른 반응 구현 가능.

시각장애인 실사용 테스트 성공

학교 과학 교사 페이스북 포스트 참조. 수상 내역: PPT 혁신상 1등, 케랄라 주정부 주관 주 단위 과학 전람회 2등.

프로토타입 부품 상세

자재 목록:

• 아두이노 프로 미니 5개
• 초음파 센서 5개
• 퍼프보드 5개
• 진동 모터 5개
• 부저 5개
• 적색 LED 5개
• 슬라이드 스위치 5개
• 암/수 헤더 핀
• 점퍼 케이블 4개
• 파워뱅크 1개
• 3.3V 구형 휴대폰 배터리 1개
• 고무밴드, 스티커 (착용 밴드 제작용)

회로도 및 배선 지침

배선 방법:

• LED, 부저, 진동 모터 그라운드 → 아두이노 GND
• LED +극, 스위치 중간 다리 → 아두이노 핀 5
• 부저 +극 → 스위치 첫 번째 다리
• 진동 모터 +극 → 스위치 세 번째 다리
• 초음파 센서 VCC → 아두이노 VCC
• 초음파 센서 GND → 아두이노 GND
• 초음파 센서 Trig → 아두이노 핀 12
• 초음파 센서 Echo → 아두이노 핀 10 (코드상 10번 사용, 회로도엔 12로 표기됐으나 코드 참조)

스위치는 부저 모드 / 진동 모드 선택용.

모듈 제작 과정

1. 퍼프보드 5x3cm로 자르고 아두이노용 암 헤더 납땜
2. 부저 납땜
3. 진동 모터 글루건으로 고정 후 배선 납땜
4. LED 납땜
5. 스위치 납땜
6. 초음파 센서용 헤더 핀, 배터리 입력용 헤더 핀 납땜
7. 회로도대로 모든 배선 납땜
8. 아두이노와 초음파 센서 장착
9. 고무밴드로 착용 가능한 형태로 연결

손목 모듈(5번째)은 약간 다름: 초음파 센서를 점퍼 케이블 4선으로 연결, 3.7V 휴대폰 배터리 사용, 고무밴드 연결 후 코드 업로드.

아두이노 코드

// VISIT : www.robotechmaker.com
const int pingTrigPin = 12; // Trig 핀 12번
const int pingEchoPin = 10; // Echo 핀 10번
int buz = 5; // 부저 핀 5번

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buz, OUTPUT);
}

void loop() {
  long duration, cm;
  pinMode(pingTrigPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(pingTrigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(pingTrigPin, LOW);
  pinMode(pingEchoPin, INPUT);
  duration = pulseIn(pingEchoPin, HIGH);
  cm = microsecondsToCentimeters(duration);

  if (cm <= 50 && cm > 0) {
    int d = map(cm, 1, 100, 20, 2000); // 거리 반비례 딜레이
    digitalWrite(buz, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(buz, LOW);
    delay(d);
  }
  Serial.print(cm);
  Serial.print("cm");
  Serial.println();
  delay(100);
}

long microsecondsToCentimeters(long microseconds) {
  return microseconds / 29 / 2;
}

각 아두이노 보드에 코드 업로드 후, 4개 모듈은 파워뱅크로, 손목 모듈은 리튬 배터리로 전원 공급.