LibrAIry: Autonomous Library Robot

1. 문제를 ‘도서 이동’이 아닌 ‘업무 흐름’으로 바라보기

도서관에서 반납된 책은 단순히 반납 처리하는 것만으로 끝나지 않습니다. 이용자 확인, 도서 식별, 회수 장소 이동, 상태 갱신, 사서의 최종 정리까지 여러 단계가 이어집니다. LibrAIry는 이 사이의 단절을 줄이기 위해 로봇의 물리적 동작과 웹 기반 관리 기능을 함께 설계했습니다. 로봇은 도서를 운반하는 장치를 넘어, 현장의 이벤트를 서비스 데이터로 바꾸는 접점이 됩니다.

2. 이용자·도서·로봇을 실시간으로 연결한 처리 흐름

로봇에 탑재된 카메라는 이용자 QR 코드를, RFID 리더는 도서 태그를 인식합니다. 임베디드 Python 프로그램은 중복 스캔을 짧은 쿨다운으로 방지하고, 인식 데이터와 장애 로그를 MQTT 메시지로 발행합니다. Spring Boot 백엔드는 MQTT와 WebSocket을 연결해 대출·반납 상태, 도서 정보, 로봇 로그를 처리하고 웹 화면에 전달합니다.

User QR / Book RFID
        ↓
Raspberry Pi scanner (Python)
        ↓ MQTT over WebSocket / TLS
Mosquitto → Spring Boot API → MySQL · Redis
        ↓                         ↓
ROS robot control           React user/admin web

이 구조 덕분에 로봇에서 발생한 스캔과 운행 이벤트를 서비스의 상태 변화로 다룰 수 있었고, 관리자는 별도 장비 없이 웹에서 현황을 확인할 수 있습니다.

3. 로봇 소프트웨어를 기능 단위로 나누기

ROS 1 워크스페이스는 로봇 본체, 모터 제어, IMU 변환, 레이저 스캔 기반 오도메트리, 위치 추정, 내비게이션, RFID 제어 패키지로 구성했습니다. 지도 파일과 costmap·local planner 설정을 함께 관리해, 실내 도서관 환경에서 위치를 추정하고 목표 지점으로 이동하는 기반을 마련했습니다. 수동 하드웨어 점검 스크립트도 별도로 두어 카메라, RFID, IMU, 모터를 개별적으로 검증할 수 있게 했습니다.

4. 웹 서비스에서 완성되는 운영 경험

이용자 화면은 회원 인증, 도서 검색·상세 조회, 대출·반납, 내 서재를 제공합니다. 관리자는 도서 등록과 편집, 회수 구역 상태, 로봇 등록·상세·운영 로그, 알림을 관리할 수 있습니다. Kakao 도서 검색 API 연동과 QR 코드 기능을 더해, 실제 도서관 업무 흐름에 가까운 입력 경험을 만들었습니다.

5. 배포와 운영을 고려한 구성

프런트엔드와 백엔드는 각각 Vite/React와 Spring Boot로 구성하고, MySQL·Redis·Mosquitto를 Docker Compose로 함께 운영하도록 설계했습니다. Nginx와 HTTPS를 앞단에 두고, 로봇 통신은 TLS가 적용된 MQTT WebSocket 경로를 사용합니다. 환경 변수로 메일, 도메인, MQTT 브로커 등 배포 환경별 값을 분리해 두었습니다.

결과와 배운 점 · Outcome & Learning

LibrAIry는 하드웨어, ROS, 메시지 브로커, 백엔드, 웹 UI가 함께 동작해야 비로소 가치가 생기는 프로젝트였습니다. 각 기술을 따로 구현하는 데서 그치지 않고, 센서의 한 번의 인식이 사용자 경험과 운영 데이터까지 자연스럽게 이어지도록 만드는 일이 핵심이었습니다. 특히 메시지 기반 통신과 모듈화된 ROS 패키지 구조는 기능을 독립적으로 점검하고 통합하는 데 도움이 되었습니다.