인생 프로젝트 시작 - MORS(4족보행로봇) 프로젝트 #4 다리 제작

2019/08/05 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요

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2020/05/17 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #2 Restart

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2020/05/30 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #3 Modeling

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2020/08/16 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #5 조립 완료… 그러나…

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #5 조립 완료… 그러나…

 

일단 어찌어찌 모델링은 진행을 하였으나 역시나 한방에 끝낼 수는 없었다.

지난 포스팅에서도 언급했듯이 Fusion 360을 독학으로 공부하다보니 Fusion 360의 장점들을 하나도

활용할 수 없는 모델링이 되어버렸고, 결국 치수 하나라도 수정할라치면 아예 새로 만드는 편이 빠를

정도였다.

 

이렇게 뉴비 티 팍팍 내면서 죽을 둥 살 둥 겨우겨우 모델링을 마치고 차근차근 3D 프린터로 출력한

부품들을 모아 모아 조립을 하고 간단하게 동작을 테스트할 수 있게 되었다.

 

Print! Print!! Print!!!

 

3D 프린팅은 시간과의 싸움이다. 기술의 발전으로 이 문제도 곧 해결은 되겠지만 적어도 현재까지는

시간과의 지난한 싸움이다. 

 

대체로 직접 연결되는 부품들은 몇 개를 세트로 묶어서 출력을 하게 되는데 이번 작업의 경우 한 세트를

출력하는데 평균 15시간 이상이 걸렸다. 기록을 남겨놓지는 않았지만 아래 사진의 부품 모두를 출력

하는데 대략 55 ~ 60 + 𝛼의 시간이 걸린 듯하다. 𝛼는 출력 후 치수가 맞지 않아 재출력한 경우로 𝛼만

해도 10시간 이상은 걸렸을 것이다.

 

 

그런데 이 3D 프린터라는 놈이 참 묘한게 그렇게 오랜 시간이 걸리니 프린트 시작하고나서 딴일을 보면

될 것인데 괜히 그 앞에 얼쩡거리면서 지켜보게 된다. 그만큼 신기하기도 하고 또 한편으로는 불안하기도

한 작업이기 때문이 아닐까 한다. 다행히 새로 구입한 Ender-3 Pro K는 꽤 신뢰가 가는 기기라서 불안

보다는 신기함으로 쳐다보게 된다.

 

1차로 모두 조립을 해놓고 보니 고관절쪽이 영 부실한 것이 전체 다리 무게를 제대로 지탱하지 못할 것

같았다. 게다가 가동부를 너무 대충 설계해서 회전부에 베어링을 쓰지 않고 만들려다보니 마찰을 우려해

너무 유격을 크게 준 것이 더더욱 불안한 상태가 되었다.

 

 

 

 

결국 고관절쪽이 다리의 무게를 버티기 힘들 것 같다고 판단하여 고관절쪽만 새로 모델링하고 출력을 

하였다. 여기에 또 25시간 이상이 걸렸다. 게다가 큰 사이즈의 베어링도 추가되어 비용도 조금 추가되었다. 

하지만 투자한 것 만큼 튼튼한 구조물이 나와줘서 결과는 만족스러웠다. 

 

다만 고관절쪽의 부품에 모터를 삽입할 때 모터 케이블이 들어갈만한 유격을 주지 않아 억지로 끼우다가

모터 케이블 하나 끊어먹고, 새로 출력하자니 또 한 7시간 걸리겠고, 결국 로터리 툴로 갈아내어 공간을

확보한 후 겨우 조립을 하게 되었다. 

 

이렇게 마무리하고 모두 조립을 했더니 부품들이 기분 좋게 딱 들어맞았다~

 

 

 

일단 프로토타입이기에 여기까지 마무리를 한 것이고 중간중간 조립 하면서 각 부품의 모델링을 수정한

상태이며 추후 다시 전체 부품을 다시 출력을 해야 한다…ㅠ.ㅠ

 

꽃게를 만들고자 했는데 킹크랩이 나타났다!

 

애초에 리니어 액츄에이터가 생각보다 사이즈가 크게 나왔을 때부터 예상을 했어야 했다…-.-

리니어 액츄에이터의 정밀도를 높이기 위해 예전에 일반 육각볼트를 쓰던것을 리드 스크류로

바꾸었고, 국내에서 구입할 수 있는 가장 작은 T5 사이즈를 사용해도 너트 지름이 20mm나

되다 보니 자연스레 사이즈가 커질 수밖에 없었다(나중에 알리에서 T4와 T3.5짜리를 발견하여

구매하려 했으나 너트는 T5와 같은 사이즈를 사용하여 교체의 의미가 없었다).

 

리니어 액츄에이터를 먼저 만들고 거기에 맞춰 다리를 모델링하다보니 전체 크기나 무게가 생각보다

많이 커져버렸다. 예전에 처음 만들었던 4족 보행 로봇인 SEW도 그리 작은 사이즈는 아니었는데,

이번 MORS는 길이로만 따져도 그보다 적어도 2배는 커진 듯하다.

 

그나마도 아직 종아리 부분 중간에서 발까지는 조립도 안된 상태여서 길이는 더 길어질 예정이다.

 

 

길이도 길이지만 무게가 580g이나 나가서 고관절 부위에 사용하기로 한 SG90 서보 모터로

이 무게를 감당할 수 있을지가 걱정이 되었다. 물론 SG90도 stall torque가 1.8kgf.cm정도

되는데다가 다리를 들어올리는 부위에는 모터를 2개 사용하도록 설계하여 크게 걱정할 일은

아니었지만 실제 구동해보기 전까지는 그저 불안불안 할 뿐이었다.

 

 

우선은 모두 조립을 한 후 각 부위별로 동작을 확인해보는 수밖에 없었다.

 

구동 테스트

 

일단 SG90 2개를 이용하여 다리 전체를 끌어올리는 것은 문제가 없었다. 생각보다 안정적으로

동작을 하여 이 부분은 더 손볼 곳이 없어보였다.

 

 

 

하지만 다리의 좌우 회전을 담당하는 고관절 부위는 MG90s 모터 1개로 움직이다보니 580g이라는

무게를 감당하기가 버거워보였다. 무게로 인한 관성 때문에 움직임이 많이 불안정해 보이고 코딩으로

설정한 최대치나 최소치의 각도보다 더 많이 움직이고 있었다. 게다가 아래 동영상의 고관절부위 

부품들은 개선되기 전의 부품들이다보니 부품 자체의 유격으로 생기는 불필요한 움직임도 한몫 했을

것이다.

 

 

 

그래서 위에 언급한 바와 같이 고관절 부품들을 새로 모델링하기까지 했으며, 나중에 이 부분에 사용하는

모터 역시 MG90 고토크 버전(2.2kgf.cm)으로 바꾸어 달았으나 아직 다리 부분까지는 연결해보지 못했다.

 

정리

 

일단 여기까지 해놓고 전체 부품을 출력하기로 했다. 늘 하는 변명이지만 상당한 시간이 걸릴 것이다…-.-

그리고 다리 부품들을 출력하는 동안 몸통을 모델링 해야 한다…

 

모든 설계를 끝마치고 난 후 출력하여 조립을 해보고 문제가 있으면 설계를 변경하여 다시 출력을 하고…

이렇게 진행되어야 맞는 과정인데…도대체 뭘 하고 있는 건지…ㅠ.ㅠ 나중에 어떤 기괴한 결과물이

나올지는 모르겠지만 다행이 아직까지는 특별히 불만족스러운 부분은 없다는 것을 위안으로 삼는다.

 

이 시간에도 나의 3D 프린터는 열일을 하고 있는 중이고 머지 않아 전체 윤곽을 볼 수 있을 것 같다.

당장에 움직이진 않더라도 전체 모습을 보게 된다는 것만으로도 기대가 된다.

 

또 열심히 부지런 떨어보자~