[39호]스마트헬스케어시스템 “아비터”
2016 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상
스마트헬스케어시스템 <아비터>
글 | 한국외국어대학교 박대원, 우지훈, 허행찬
심사평
JK전자 요즘 대부분의 스마트폰에는 NFC기능이 포함되어 있기 때문에 아두이노와 스마트폰의 인터페이스를 블루투스로 하는것 보다는 스마트폰의 NFC를 활용하여 중간에 아두이노 없이 바로 NFC태그를 이용한다면 조금더 효율적일수 있을 것 같다. 또한 블루투스는 보안상의 문제로 페어링 과정을 거쳐야 하기 때문에 모든 운동기구에 항상 다른 블루투스와 슬레이브 연결을 해야 한다면 이용자 입장에서는 불편할 수도 있을 것 같다. 구현 방법을 다르게 해서 조금 더 쉽고, 편리하게 개발을 한다면 아이디어는 괜찮은 것 같다.
뉴티씨 현대에는 운동을 통한 개인의 육체 단련도 매우 중요하다. 건강이 담보되지 않은 생활이란 있을 수 없기 때문인데, 공동으로 사용하는 헬스기구에 대해 여러사람들이 함께 이용할 수 있도록 한 점 등이 좋은 아이디어로 보인다. 다만, 실제로 구현하면서 적용하지 못한 점 등이 실용성이나 기술성, 완성도 등에서 좋은 점수를 받지 못하였으며, 보고서의 완성도에서도 좋은 점수를 받지 못하였다.
다만, 앞으로 이 아이디어를 제대로 구현하고 좀 더 IoT 환경에 맞는 나은 제품을 구현한다면 좀 더 실용적인 좋은 제품이 될 것 같다.
칩센 재미있는 아이디어지만 이미 회원증 또는 스마트폰을 통한 기기 운용과 운동기록 등을 진행하는 업체도 있고 해당 아이디어들이 구현된 업체가 많은편이다. 게임과 같이 가벼운 보상을 줘서 다른 운동기기로 자연스럽게 바꿀 수 있게 하는게 더 좋았을 것 같다.
위드로봇 간단하지만 꼭 필요할 법한 부분에 착안한 아이디어에 높은 점수를 줍니다. 단, 앱까지 제작되어 스마트폰에서 동작될 때 이 작품의 진가가 드러나게 될 것 같습니다. 이 부분의 구현이 부족한 점이 아쉽습니다.
프로젝트 목표
본 프로젝트는 아두이노와 안드로이드를 복합적으로 응용하여, 소프트웨어와 하드웨어가 융합된 어플 개발 및 서비스제작을 목표로 한다. 이 시스템을 통하여 헬스장에서 일어날 수 있는 헬스기구 사용자간 발생할 수 있는 사소한 마찰 및 불미스러운 일을 미연에 방지하고, 유연한 순환과 유동적인 헬스시설 이용을 돕는데 그 목적을 두고 있다.
프로젝트 내용
먼저 헬스장 회원들은 해당 앱을 설치하고, 실행하면 사용할 기구와 블루투스 모듈을 통하여 연결한다. 그리고 해당 기구의 RFID 리더기에 회원카드를 인식하면, 회원 로그인이 된다. 그리고 아두이노로 연결된 헬스기구 상단에 LED가 소등된다. 다른 회원들은 소등되어있는 LED를 확인하고, 해당 기구가 사용 중이라는 사실을 알 수 있다.
또한 로그인 된 어플리케이션은 회원의 정보와 현재 운동중인 부위와 운동데이터를 실시간 확인이 가능하며, 해당 데이터는 트레이너에게 전달되어 회원관리도 가능하다. 그리고 어플 내 관리자 호출기능을 통하여 관리자 및 트레이너와 통화 역시 가능하여, 불편한 사항이나 문제가 발생했을 시에도 즉시에 해결이 가능하다.
기구마다 일정 최대 사용시간이 정해져 있어서 사용자가 최대 사용 시간동안 한 기구를 이용할 경우 자동 로그아웃이 되고 LED가 점등되어, 다른 사용자들이 해당 기구를 사용 할 수 있게 된다. 그리고 가장 최근에 기구를 사용했던 사람은 바로 연속해서 기구를 사용할 수 없고 5분간의 쿨타임 동안은 같은 기구를 재사용할 수 없다. 5분이 지난 이후에도 해당 기구의 사용자가 없을 경우에는 재사용이 가능하다.
만약 기구 사용 도중에 운동을 그만하고 싶을 경우에는 어플리케이션 상에서 로그아웃을 하면 자동으로 LED가 점등이 되며 사용정지모드가 된다.
수행방법
문제 상황에 대한 인식과 해결방법에 대해 논의하며 해결책에 다가가면서 그에 대한 환경을 조사하고 해당 기술을 개발한다. 개발에 들어갈 때 각각 업무를 크게 어플 UI, RFID 인식, 블루투스 장치 파트로 분담하여 개발한다. 시스템 프로그래밍 수업시간에 배웠던 아두이노를 이용하여 프로그래밍을 하고 더 나아가 안드로이드를 자체적으로 연구하여 앱 개발에 들어간다. 각 팀원들의 개발 성과물을 계속 검토하며 시스템의 안정도를 체크한다. 이때 디버깅 과정에서 오류의 발생 여부에 따라 팀별 피드백을 수행하여 보완점을 수정한다.
향후 응용 및 활용방법
과학기술의 발달로 인하여 사람들에게 생활의 편의를 제공하기 위한 제품과 아이디어가 출시되고 있다. 현대인의 삶의 질적인 만족을 충족시키기 위하여 여가와 관련된 다양한 시스템이 나오고 있는 추세이다. 우리가 개발하고자 하는 ‘아비터’시스템은 스마트폰에 내장된 어플과 헬스 기구에 설치된 아두이노와 RFID 그리고 블루투스를 통해 정보를 교환함으로써 원활한 스포츠 시설의 환경을 제공할 수 있다. 이를 통해 헬스장 회원의 기다림을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 헬스기구 사용자 간의 사소한 마찰을 방지함으로써 건강한 운동문화를 조성할 것이다.
프로젝트 제목
우리가 개발하는 서비스의 명칭으로서, 아비터란 중재자라는 뜻을 가지고 있다. 저희가 개발한 이 서비스가 헬스장에서 발생할 수 있는 여러 가지 불미스러운 일들을 중재할 수 있는 중재자 역할을 할 수 있기를 바라는 마음으로 네이밍 하였다.
프로젝트 개요
프로젝트 배경 및 필요성
과학기술의 발달 및 경제성장에 따라 현대인들은 삶의 질 향상을 위한 여가 욕구가 증가하고 있다. 현대인들은 제한된 시간 및 공간에서 그들의 여가생활에 대한 욕구를 충족시킬 수 있는 공간이 필요하다. 이러한 욕구를 충족시킬 수 있는 공간은 대표적으로 ‘헬스장’이다. 현대인들에게 헬스장은 단순히 살을 빼기 위한 목적이 아닌 건강, 스트레스 해소 및 사교범위 확장을 위한 새로운 여가활동을 할 수 있는 장소이다. 그러나 여가 욕구를 충족시키기 위한 헬스장은 헬스기구를 기다리는 잉여시간으로 인하여 여가 욕구 충족이라는 목적을 달성하는 데 한계가 존재한다. 그뿐만 아니라 헬스 회원의 장시간 운동기구 독점으로 인하여 헬스 회원 간의 언쟁 및 불필요한 다툼이 발생하기도 한다. 이러한 헬스장의 문제는 여가 욕구의 충족이라는 본연의 목적을 달성하지 못할 뿐 아니라 개인의 삶의 질을 하락시킬 수도 있는 장소가 될 수 있다.
따라서, 위와 같은 헬스장의 문제점 및 한계를 해결하기 위해 우리는 스마트폰에 내장된 어플리케이션과 헬스기구에 설치된 아두이노와 RFID 그리고 블루투스 모듈을 통해 어떤 헬스기구를 이용할 수 있는지 확인 가능한 시스템을 고안하였다. 또한, 우리가 고안한 ‘아비터’ 시스템을 통해 헬스장 회원의 운동데이터를 쉽게 확인할 수 있을 뿐만 아니라 동일 기구를 독점할 수 없도록 쿨타임 기능을 추가하여 건강한 운동문화를 조성할 수 있을 것이다. 이 시스템은 점차 증가하는 여가 욕구에 대응하여 쾌적한 여가생활을 즐길 수 있는 환경을 제공할 뿐만 아니라 건강한 운동문화를 조성하고자 하는데서 프로젝트를 시작하였다.
프로젝트 목표
먼저 이 아이디어를 생각하게 된 것은 요즘 대형마트 주차장에서 흔히 볼 수 있게 된 주정차 센서와 도서관 좌석 관리 시스템이다. 주정차 센서는 주차가 되어있으면 위쪽에 빨간불, 비어있는 공간이면 초록색으로 표시가 되어 어디가 비어있는지 쉽게 볼 수 있는 센서장치이다. 그리고 도서관 좌석 관리 시스템 역시 한눈에 도서관 남는 좌석을 확인할 수 있는 시스템이다. 우리는 이 두 가지를 헬스장에 접목하면 어떨까 생각하게 되었다. 그리고 헬스장 내에도 전용 카드를 사용하는 곳이 많아 연관 지어 생각해 IC 칩이 내장된 카드를 이용해 해당 어플과 연동해 이용을 편리하게 하도록 했다.
먼저 블루투스를 이용하여 기구 내 하드웨어부와 사용자의 스마트폰을 연결하고, 회원정보가 등록된 카드를 하드웨어부의 RFID 모듈에 스캔하면 카드 안의 회원정보가 데이터화 되어 어플로 확인이 가능하다. 또한 기구에 있는 사용 중 표시등으로 기구가 현재 사용 중인지 사용 가능한지를 알려준다. 이러한 기술을 이용하여 운동기구의 사용 시간을 제한하거나 연속으로 등록하지 못하는 등을 통해 운동기구의 독점을 막고 다양한 사람들로 하여금, 운동기구를 사용함에 있어 유연한 순환이 가능할 수 있도록 돕는다.
한 기구를 사용하기 위해 오랜 시간 기다리지 않아도 되고, 잠시 자리를 비운 동안 자리가 없어지거나, 다른 한 사람이 기구를 독점해서 쓰지 못하는 일이 없도록 도와, 보다 쾌적하고 원활하게 헬스장을 이용할 수 있도록 돕는다. 또 원래 있던 카드와 스마트폰 만으로 이를 제어할 수 있도록 하여 이용하는 입장에서 금액 부담을 줄였다. 이를 통해 사용자들이 좀 더 여유롭고 기분 좋은 여가생활을 누릴 수 있도록 하는데 목표가 있다.
향후 프로젝트 활용도 및 기대효과
과학기술의 발달 및 경제의 고도성장은 사람들에게 풍요로운 생활과 생활의 첨단화라는 혜택을 주었을 뿐만 아니라 여러 가지 생활상의 변화를 가져왔다. 이러한 변화 중 가장 대표적인 것으로 스마트폰의 사용과 여가생활에 대한 욕구증가라고 말할 수 있다.
위의 그래프를 통해 알 수 있듯이 스마트폰 사용은 점차 증가하였으며, 오늘날 스마트폰은 현대인과 뗄 수 없는 존재로 자리 잡았다.
이러한 스마트폰의 사용 증가는 개인의 건강 증진과 연관되어 새로운 삶의 문화를 창조해가고자 하는 여가생활에 대한 욕구를 더욱 더 효율적으로 충족시킬 수 있다. 우리 팀이 개발하는 시스템은 스마트폰을 통해 현대인들의 잉여시간 및 자원을 효율적으로 활용하도록 도와 건강한 삶을 영위할 수 있도록 한다. 예를 들어 헬스 기구를 이용하기 위해 헬스장의 다른 회원의 헬스 기구 이용이 끝날 때까지 무작정 기다리기보다 ‘아비터’라는 어플을 통해 현재 이용 가능한 헬스 기구를 한눈에 볼 수 있다. 또한, 헬스기구의 최대사용시간을 설정하여 모든 회원이 공평하게 헬스기구를 이용할 수 있게 된다. 이를 통해 헬스 기구를 이용하기 위한 기다림을 최소화할 수 있으며, 개인의 헬스기구 장시간 사용으로 인한 헬스장 회원들 간의 마찰을 방지하여 건강한 운동문화를 조성할 것이다. 또한 ‘아비터’시스템을 통해 다른 경쟁 헬스장과 비교하여 높은 고객 만족을 충족시켜 경쟁력을 갖출 수 있을 것이다.
프로젝트 설명
프로젝트 주요 동작 및 시스템 구성
수행 결과물로는 하드웨어적 결과물과 어플리케이션을 나누어 설명하도록 하겠다. 먼저 어플리케이션의 경우 너무 복잡하지 않은 필요한 정보와 화면만을 담아 무겁지 않게 개발한다.
APP 실행 첫 화면
어플리케이션을 실행하면, 나타나는 시동화면으로써, 헬스케어서비스라는 어플리케이션의 특징을 잘 나타낼 수 있도록, 로고를 디자인하였고, 활기찬 느낌을 주는 파란색으로 메인 색을 설정하였다. 화면을 터치하면 다음화면으로 넘어간다.
블루투스 연결화면
휴대폰과 운동기구를 블루투스를 이용하여 연결한다. 이때 블루투스 버튼을 누르게 되면, 주변에 블루투스를 잡게 되는데, 사용자는 본인이 사용할 기구의 신호를 찾아 연결한다. 연결이 되면 자동으로 다음화면으로 넘어간다.
사용자 ID카드 인식 화면
사용자의 헬스장 회원 ID카드를 대면, 회원의 정보가 운동기구에 입력된다. 카드를 인식하게 되면, 개인정보를 확인할 수 있는 화면으로 자동으로 넘어간다.
쿨 타임 화면
사용시간이 다 되거나 로그아웃을 할 경우 쿨 타임이 진행된다. 쿨 타임을 사용하는 이유는 같은 사람이 한 가지 기구를 연속해서 사용하여 독점하는 것을 방지하기 위함이다. 쿨 타임은 약 5분 정도를 두고, 5분 동안은 다른 회원들에게 사용할 수 있는 기회를 주게 되고, 5분 내에 아무도 사용하는 인원이 없을 경우는 재사용이 가능하다.
개인 정보 확인 화면
ID카드를 인식하면, 회원의 기본정보가 확인가능하다. 사용 중인 기구마다 각각의 유형의 기구별로 한 번에 이용 가능한 시간을 제한하여 이용시간을 실시간으로 확인 가능하다. 또한, 사용도중에 문제가 발생하거나 운동방법에 대해 궁금한 것이 있을 경우 관리자 호출을 통하여 바로 트레이너 및 관리자와 통화가 가능하다. 기구마다 배정된 최대운동시간이 다 되거나, 로그아웃버튼을 누르면 다음화면으로 넘어가고, 하드웨어부에 부착된 사용 중 표시등은 꺼진다.
또한 기구마다 현재 사용 중인 운동부위를 알려줌으로써, 관리자는 회원의 운동부위에 따른 운동량 데이터를 실시간으로 확인이 가능하고, 회원의 개인별 관리를 좀 더 편하게 할 수 있다.
개발환경
이와 같이 주요화면 5가지를 토대로 하여 어플리케이션을 제작한다.
다음은 하드웨어적 결과물에 관한 내용이다.
하드웨어의 경우, 헬스 기구마다 설치될 예정이고, 아두이노를 이용하여 블루투스 모듈과 RFID를 연결한다. 그리고 RFID 모듈은 회원카드 접지부가 된다. 회원카드를 접지부에 대면 회원의 정보가 RFID 모듈을 통하여 아두이노에 전송이 되고 그 정보는 블루투스를 통하여 회원의 휴대전화로 전송이 된다. 또한, 기구에는 ‘사용중’ 표시등이 설치되어 있기 때문에 회원이 휴대전화를 통하여 로그아웃을 하거나 사용종료를 하게 되면, 그 정보가 아두이노를 통하여 표시등이 꺼지게 된다.
이처럼 하드웨어적 부분까지 완성을 하게 되면, 오류검출, 디버깅 작업을 마지막으로 프로젝트를 마무리하게 된다.
단계별 제작 과정
수행 방법
문제 상황을 인식하고, 배경환경을 조사한다. 그리고 개발에 필요한 기술과 정보에 대하여 인지하고, 해당 기술에 대하여 팀원들이 모여 스터디를 시행한다. 관련 기술을 팀원끼리 분담하여 연구를 하고, 각자 본인이 맡은 분야에 대하여 다른 팀원에게 지도하는 방식으로 내부 세미나를 진행한다. 앱 디자인과 개발을 연구하고 해당 내용을 완성한다. 앱 개발이 끝나면, 운동기구를 구해서 실제로 하드웨어를 설계하기 위한 디자인팀과 아두이노를 활용한 하드웨어 개발팀으로 나뉘어 각각 하드웨어를 개발한다. 이 때 디자인팀과 개발팀 중 먼저 완료가 되는 팀은 어플리케이션과 하드웨어 연계 전에 어플리케이션에서 발생하는 독자적인 오류를 잡기 위하여 반복 디버깅한다. 하드웨어의 개발이 끝나면, 어플리케이션과 직접적 연결을 통하여 동작에 이상이 없는지 확인하고, 오류 발생 시 수정작업을 진행한다. 이 작업까지 끝나면 세부적인 사항을 조정하고, 팀원 간 최종회의 및 제품 구동을 통하여 보완점을 개선하고, 프로젝트를 마무리한다.
세부 추진 일정
목표 설정 및 성과 측정
프로토타입
기타
소스코드
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial bt(2, 3); //3번 핀은 아두이노의 RX와 연결
byte buffer[100];
// 17C24, 51B00
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);// 시리얼 모니터 통신설정
bt.begin(9600); //블루투스 시리얼 통신속도 선언
Serial.println(“CARD HERE!”);
int bufferPos = 0;
}
void loop() {
byte data;
char tagString[4];
int index = 0;
int kk = 0;
//////////////////BLUETOOTH/////////////////
/*if(bt.available()) //블루투스를 통해 데이터가 날아오면( 앱에서 버튼눌리면)
{
byte data = bt.read();//수신받은 데이터 저장
buffer[bufferPos++]=data;
for(int k=0;k<bufferPos;k++){
Serial.print((char)buffer[k]);
}
bufferPos = 0;
if(data==’\n’){ //문자열 종료
buffer[bufferPos]=’’;
}
}
if(Serial.available())//시리얼 모니터로 값을 주면
{
byte data = Serial.read();
buffer[bufferPos++]=data;
if(buffer[0] == ‘5’)
{
bt.write(“ 1234”);
}
bt.write(buffer,bufferPos);// 스마트폰으로 받은 데이터 출력
bufferPos=0;
if(data==’\n’){ //문자열 종료
buffer[bufferPos]=’’;
}
}
*/
////////////////RFID/////////////
while(Serial.available()){
// for(int index =0;index<=3;index++){
char readByte = Serial.read();
tagString[index] = readByte;
index++;
Serial.println(“tagString is : “);
Serial.println(tagString);
Serial.println(index);
bt.write(“1234”);
// }
//delay(1000);
}
}
회로도
