A-02 에서는 로봇 손 제작을 위해 필요한 모든 준비사항에 대해 이야기해보도록 하겠습니다

프로젝트를 진행하기 위해서는 크게

1. 출력물

2. 제어 장치

3. 제작 장비

가 필요합니다

그럼 각각의 준비 사항에 대해서 하나씩 알아보도록 하겠습니다




1. 출력물


로봇 손의 모든 뼈대가 되는 출력물은 3D 모델링 파일을 구해서 정리하는 것으로부터 시작됩니다

3D 모델링 파일은 대표적으로 .STL 의 확장자 명을 가진 파일이며,

이러한 모델링 파일을 3D 프린터에서 사용 가능하도록 프린터 전용 슬라이싱 프로그램으로 가공해 준 다음,

이를 바탕으로 3D 프린터로 출력을 시작하게 됩니다




로봇손의 손 부분 출력물. 왼쪽 끝의 손가락 커버, 오른쪽 위의 손등 커버는 없어도 작동에 큰 문제가 없습니다.




로봇 손의 출력물의 경우에는 크게 손 부분 / 손목 부분 / 팔목 부분으로 나누어 집니다

이 중에서 가장 유의해야 하는 부분은 바로 '손 부분'인데, 

이는 손가락 하나 하나의 출력물이 비슷하게 생겨

섞이지 않도록 각별한 주의가 필요하기 때문입니다.




중앙대학교 강의에 사용된 로봇손의 손목 및 팔목 부분 출력물. 1번이 손목, 2&3번이 팔목입니다.




손목 부분의 경우 손목 회전 기능의 추가 여부에 따라 출력물이 달라지며, 

기능이 추가될 경우 제작 방법 또한 더욱 복잡해 집니다.

그러므로 자신이 원하는 손의 방향과 기능을 잘 생각하고 모델링 파일을 정리한 다음, 

3D 프린터로 출력을 시작하는 것이 효율적입니다.

제작은 오른손을 기준으로 상세하게 설명하도록 하겠습니다




팔목 부분에 들어가는 서보모터 도르레, 서보모터 케이스, 전 후면 케이블홀더, 그리고 손 부분에 들어가는 볼트 출력물 1, 2, 3 입니다.





팔목 부분은 제어장치가 장착되는 부분으로, 크게 모터와 전자 제어장치인 Arduino UNO가 들어갑니다.

이를 위해서 모터를 장착할 수 있는 케이스가 함께 출력되어야 하며

케이블의 텐션을 조정하는 케이블 홀더, 서보모터 도르레 등이 필요합니다.




2. 제어 장치


InMoov에서 공개한 로봇 손은 기본적으로 잘 알려진 마이크로 컴퓨터, 아두이노를 기반으로 작동합니다

아두이노에서 간단하게 제어할 수 있는 서보모터와 함께 로봇 손을 제작할 수 있습니다.




손가락 작동을 위해 사용되는 서보모터 MG946R. 인터넷에서 개당 5000원 정도에 구매 가능합니다.




서보 모터의 경우 크게 2 종류로 나누어 지는데

손가락 각각을 움직이기 위한 모터가 5개, 만약 손목을 움직이고자 한다면 이를 위한 모터 1개가 필요합니다.

실제 손가락이 움직이기 위해서 모터와 손가락 끝을 연결해주는 작업이 필요한데

이 때 강도 높은 낚싯줄이 케이블로 사용됩니다.




서보모터의 전선이 아두이노와 브레드보드에 연결된 모습. 초록불이 들어왔으니 정상작동중 일겁니다.




낚싯줄 케이블을 각각의 손가락과 이에 대응하는 모터에 장착한 다음에는 서보모터와 아두이노를 연결해 작동시킵니다.

서보모터와 아두이노를 연결하기 위해서 필요한 것은 기본적으로 브레드보드와 전선이며,

손가락을 수동으로 제어하고자 한다면 '가변저항'을 추가 구매하시기 바랍니다.




3. 제작 장비


제작을 위해 필요한 몇 가지 장비와 도구가 있으며,

만약 필수적인 도구가 없다면 구매하는 것이 좋습니다




프로젝트 내내 ABS들을 열심히 갈아준 Made In Japan Tabata 줄. 교내 화방에서 개당 4500원에 구매했습니다




가장 먼저 3D 프린터로 출력된 출력물을 다듬을 수 있는 '줄' 이 필요합니다.

사포나 칼 등으로도 출력물을 다듬는 것은 가능하지만, 본격적으로 갈아내기 위해서는

역시 줄을 이용하는 편이 편리합니다. 

( 정정합니다. 3D 프린터 출력물을 전문적으로 다듬는 전동 도구가 가장 편리합니다.)




케이블용 낚싯줄, 록타이트 401 (잘 접착되지 않을 수 있음), 고급 핀셋 ( 다이소 핀셋과 다름 ), 줄




다음으로는 출력물을 부착하기 위한 접착제가 필요합니다. 자신이 사용한 필라멘트의 종류에 따라 다르겠지만

일반적으로 ABS 소재를 사용한다면 ABS 용 접착제를 사용하는 것이 적절합니다

보통 프라모델 등에 사용되는 접착제가 ABS 접착제로 사용이 가능하지만,

저희는 시간과 비용 문제 때문에 ( 접착제 또한 비용이 천차만별입니다) 

플라스틱 접착이 가능한 순간접착제를 사용했습니다.

( 후일 수업에 사용하는데, 접착에 시간이 오래 걸려 곤란했습니다. 

더 좋은 접착제가 있다면 알려주세요! )


그 외에는 낚싯줄이나 필라멘트를 자르기 위한 칼, 가위, 펜치( 가장 유용합니다 ) 등이 필요하며

낚싯줄을 적절하게 설치하기 위한 핀셋 (끝이 날카롭고 30도정도 꺾여있는 것이 좋습니다.)



손가락 관절부에 끼워진 1.75mm 파란색 필라멘트. 부드러운 관절이 무엇보다 중요합니다.




마지막으로 손가락 관절을 위한 부품을 준비해야 합니다.

손가락 관절을 연결하기 위해서 지름 약 3mm의 쇠핀이 필요하다고 개발자 Gael이 설명했지만

다양한 방법으로 대체될 수 있습니다.


1. 3mm 두께의 필라멘트 (국내에선 거의 쓰이지 않는 필라멘트 굵기라 구하기 힘듭니다.)

2. 1.75mm 두께의 필라멘트

 ( 흔히 접하는 필라멘트지만, 너무 얇아 손가락이 흐물흐물해집니다.)

3. 철물점의 3mm 쇠핀, 혹은 볼트와 너트 

( 한 고등학생이 볼트 너트로 제작한 것을 보았는데 견고해 보입니다. 

하지만 마찬가지로 발품을 팔며 구해야 합니다.)

4. 적절한 크기로 절단한 나무 이쑤시개 

( 가장 구하기 쉽고 가공하기 쉽습니다. 다만 멋이 없고 약간 뻑뻑합니다.)


손가락 관절부는 3D 프린터의 출력 자체가 완벽하지 않기 때문에

어떤 방식으로 제작하는게 정답인지 정해져 있지 않습니다.

관절부의 손질부터 적절한 관절 핀의 선택까지 상당히 많은 재량이 요구됩니다.




4. 마무리



고생하며 최초의 로봇손을 만들던 시절. 혼자보단 둘이 낫습니다.




위의 사항이 빠짐없이 준비되었고, 제작 환경과 도와줄 사람들이 충분하다면

이제 본격적으로 제작을 시작해야 합니다.


사실 준비 과정이 로봇손 제작의 50% 이상이기 때문에

여기까지 완료하신 분은 힘내시기 바랍니다!




- 참고 -


http://inmoov.fr/








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