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# UWB 기반 ROS 자율주행 쇼핑카트 (QT-CART)
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## 프로젝트 개요
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QT-CART는 UWB 기반 위치 추적과 ROS 2 자율주행 시스템을 결합한 스마트 쇼핑카트입니다.
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사용자를 따라 이동하거나 매장 내 특정 상품 구역으로 안내하며, 무게 센서를 이용한 도난 방지 결제 시스템과
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관리자용 대시보드를 제공합니다.
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- **프로젝트 기간**: 2025.11.20 ~ 2026.01.04
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- **팀명**: 아자아자아자쓰!
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- **과정**: INTEL AI SW 8기
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## 팀 구성
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| 이름 | 역할 |
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| 김기환 | PM |
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| 서채건 | 하드웨어, 로드셀 |
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| 이동현 | ROS 제어 시스템 |
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| 박서정 | 하드웨어, 로드셀 |
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| 김동현 | GUI 디자인 |
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## 프로젝트 목표
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- UWB 기반 사용자 위치 추적을 통한 주인 따라가기 기능
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- ROS 2 Navigation을 이용한 매장 내 자율주행 안내
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- 무게 센서를 활용한 비정상 상품 감지 및 도난 방지
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- QT 기반 터치 UI와 관리자 대시보드 제공
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## 시스템 아키텍처
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<img width="600" alt="image" src="https://github.com/user-attachments/assets/25adc4e2-c11d-4e13-8591-1e328615187b" />
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<img width="600" alt="image" src="https://github.com/user-attachments/assets/0f372e72-93d3-4a17-87f6-1105ae0b31a6" />
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- **Frontend**
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- QT 기반 터치스크린 UI
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- 상품 안내, 장바구니 관리, 결제 화면 제공
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- **Backend**
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- API Server (상품/결제/무게 검증)
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- 관리자 대시보드
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- **Robot System**
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- ROS 2 기반 네비게이션
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- UWB 위치 추적
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- 모터 제어 및 센서 데이터 처리
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## 주요 기능
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### 1️. 안내 모드
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- 매장 지도에서 상품 구역 선택
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- 선택된 좌표로 카트가 자율주행 이동
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- 목적지 도착 후 장바구니 위치로 복귀
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### 2️. 주인 따라가기 모드
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- UWB 태그를 소지한 사용자를 실시간 추적
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- 삼각측량 기반 위치 계산
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- 사용자 이동에 맞춰 카트가 자동 추종
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### 3️. 관리자 대시보드
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- 실시간 카트 상태 모니터링
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- 상품 및 결제 정보 관리
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- 센서 데이터 시각화
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### 4️. 도난 방지 시스템
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- HX711 로드셀 센서 기반 무게 측정
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- 상품 DB의 예상 무게와 실측 무게 비교
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- 오차 발생 시 결제 차단 및 경고 표시
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## UWB 위치 추적 원리
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- ToF(Time of Flight) 기반 거리 측정
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- 3개의 UWB 앵커와 1개의 태그를 이용한 삼각측량
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- 계산된 좌표를 ROS 토픽으로 2초 주기로 발행
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## Hardware 구성
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- Raspberry Pi 4
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- ESP32 + UWB DW3000
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- HX711 로드셀 센서
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- QR 코드 스캐너
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- Raspberry Pi 7인치 터치스크린
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- TurtleBot 기반 이동 플랫폼
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## Software 구성
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- ROS 2 (Navigation, Motor Control)
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- QT (UI/UX)
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- API Server (Python)
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- UDP / HTTP 통신
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- FSM 기반 로봇 상태 제어
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## Trouble Shooting
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| 문제 | 해결 |
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| UWB 통신 일시 중단 | 2초 이상 데이터 미수신 시 자동 복구 |
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| 로드셀 노이즈 | 다중 샘플링 평균 필터 적용 |
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| API 응답 지연 | 센서 처리 비동기화 (800ms → 240ms) |
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## 시연
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- 안내 모드 시연
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- 주인 따라가기 시연
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- 도난 방지 결제 시연
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https://github.com/user-attachments/assets/d50bf697-262b-453a-afcf-843e31196774
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