UWB 기반 ROS 자율주행 쇼핑카트 (QT-CART)
프로젝트 개요
QT-CART는 UWB 기반 위치 추적과 ROS 2 자율주행 시스템을 결합한 스마트 쇼핑카트입니다.
사용자를 따라 이동하거나 매장 내 특정 상품 구역으로 안내하며, 무게 센서를 이용한 도난 방지 결제 시스템과
관리자용 대시보드를 제공합니다.
- 프로젝트 기간: 2025.11.20 ~ 2026.01.04
- 팀명: 아자아자아자쓰!
- 과정: INTEL AI SW 8기
팀 구성
| 이름 | 역할 |
|---|---|
| 김기환 | PM |
| 서채건 | 하드웨어, 로드셀 |
| 이동현 | ROS 제어 시스템 |
| 박서정 | 하드웨어, 로드셀 |
| 김동현 | GUI 디자인 |
프로젝트 목표
- UWB 기반 사용자 위치 추적을 통한 주인 따라가기 기능
- ROS 2 Navigation을 이용한 매장 내 자율주행 안내
- 무게 센서를 활용한 비정상 상품 감지 및 도난 방지
- QT 기반 터치 UI와 관리자 대시보드 제공
시스템 아키텍처
- Frontend
- QT 기반 터치스크린 UI
- 상품 안내, 장바구니 관리, 결제 화면 제공
- Backend
- API Server (상품/결제/무게 검증)
- 관리자 대시보드
- Robot System
- ROS 2 기반 네비게이션
- UWB 위치 추적
- 모터 제어 및 센서 데이터 처리
주요 기능
1️. 안내 모드
- 매장 지도에서 상품 구역 선택
- 선택된 좌표로 카트가 자율주행 이동
- 목적지 도착 후 장바구니 위치로 복귀
2️. 주인 따라가기 모드
- UWB 태그를 소지한 사용자를 실시간 추적
- 삼각측량 기반 위치 계산
- 사용자 이동에 맞춰 카트가 자동 추종
3️. 관리자 대시보드
- 실시간 카트 상태 모니터링
- 상품 및 결제 정보 관리
- 센서 데이터 시각화
4️. 도난 방지 시스템
- HX711 로드셀 센서 기반 무게 측정
- 상품 DB의 예상 무게와 실측 무게 비교
- 오차 발생 시 결제 차단 및 경고 표시
UWB 위치 추적 원리
- ToF(Time of Flight) 기반 거리 측정
- 3개의 UWB 앵커와 1개의 태그를 이용한 삼각측량
- 계산된 좌표를 ROS 토픽으로 2초 주기로 발행
Hardware 구성
- Raspberry Pi 4
- ESP32 + UWB DW3000
- HX711 로드셀 센서
- QR 코드 스캐너
- Raspberry Pi 7인치 터치스크린
- TurtleBot 기반 이동 플랫폼
Software 구성
- ROS 2 (Navigation, Motor Control)
- QT (UI/UX)
- API Server (Python)
- UDP / HTTP 통신
- FSM 기반 로봇 상태 제어
Trouble Shooting
| 문제 | 해결 |
|---|---|
| UWB 통신 일시 중단 | 2초 이상 데이터 미수신 시 자동 복구 |
| 로드셀 노이즈 | 다중 샘플링 평균 필터 적용 |
| API 응답 지연 | 센서 처리 비동기화 (800ms → 240ms) |
시연
- 안내 모드 시연
- 주인 따라가기 시연
- 도난 방지 결제 시연
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