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

 

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요

내가 아두이노를 처음 접한 것이 2016년 5월 이었다. 그리고 내 인생에는 새로운 세상이 열렸고, 나의 학문적 정체성이 그 실체를 드러냈다. 나는 문돌이의 탈을 쓴 공돌이였음을 커밍아웃 할 수��

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

 

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #2 Restart

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요를 작성한 것이 19년 8월 5일이었다. 그리고 어언 9개월이 넘게 지나버렸다. 회사일과 가정사로 이래저래 바쁜 나날로 손을 대지는 못했지만 머릿속에서

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인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #4 다리 제작

2019/08/05 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요 2020/05/17 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #2 Restart 2020/05/30 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #3 Model..

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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…

이 프로젝트를 RESTART한 것이 올해 5월 17일… 거의 3개월 전이다. 그동안 상당히 많은 부품을 모델링하고 출력하고…또 일부는 출력대행을 맡기고… 테스트를 위해 조립하고… 잘못된 설계를 바�

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이번 프로젝트를 진행하기 전에도 여러차례 로봇 제작을 시도한 일이 있었다.

당시에는 아는 툴이 Autodesk사의 123D Design이라는 무료 툴밖에 없어서 그것으로 모델링 아닌

모델링을 했었다. 다만 안타깝게도 3D 프린터 출력 사이즈가 너무 작다보니 부품을 최대한 작게 분할해야

했고 또 이전 3D 프린터의 레벨 잡기가 너무 어려워 실제 출력은 모델링한 부품 중 일부만 진행하였다.

 

4족 보행 이후 요런 형식의 이족 보행도 만들긴 할 것이다.

 

 

Fusion 360을 만나다.

 

그러던 중 작년에 처음 Fusion 360을 알게 되었다. 123D Design이 공식적으로 서비스 종료되면서

대체할 툴을 찾던 중 비교적 전문적인 툴이면서 무료로 사용할 수 있는 툴이다보니 선택하지 않을 이유가

없었다. 물론 사용법이 복잡하면 어쩌나 하는 두려움도 있었지만…

 

 

그러한 두려움 때문에 사실상 작년에는 거의 사용을 하지 못했다. 뭐 그런 이유 때문만이 아니라 작년에는

고도화 프로젝트와 집에 우환이 있어 아무 것도 하지 못하고 있을 때였기도 하고…

 

그러다가 느즈막히, 올해 3월 말에 금년의 계획을 정하면서 제대로(?) 모델링 공부를 해보자고 생각하고

열심히 유튜브 강좌를 보면서 나름 공부를 하였고 드디어 4족 보행 로봇의 다리 한짝을 대충이나마 

모델링 할 수 있게 되었다.

 

 

물론 혼자 야매로 배운 탓에 많은 부분 실수의 연속이었다. 스케치 면이 중구난방이다보니 모델링한

바디들이 제대로 위치를 못잡는 경우가 허다했고, 바디나 컴포넌트끼리 엉켜서 에러를 뱉는 경우도

셀 수 없이 많았다. 그래도 어찌어찌 목표한 바는 이루었다고 자평한다.

 

모델링

 

모델링된 대상은 4족 보행 로봇의 다리 프레임으로 구동부와 관절부를 포함하고 있다.

Fusion 360을 사용하면서 가장 맘에 들었던 기능은 바로 join였다. 물론 위의 이미지처럼 예전에

썼던 123D Design도 자석 기능으로 개별 부품들을 서로 붙일 수 있었다. 하지만 그것은 접착제로

붙인 효과 이상은 아니었다. 조립된 물체가 제대로 움직이는지 확인할 길이 없었다.

 

하지만 Fusion 360의 joint 기능에는 motion을 추가하여 지정한 모션에 따른 움직임을 바로 확인해

볼 수 있었다. 로봇의 다리에는 많은 모션이 필요하진 않고 아래 이미지에서 보는 바와 같이 회전운동

(Revolute)과 직선운동(Slider)만 있으면 되었다. 

 

그렇다고 마냥 쉽지만은 않았다. 분명히 움직여야 할 것 같은 구조에서 움직이지 않는 경우가 다반사였다.

다행히 네이버의 Fusion 360 카페에서 도움을 받아 해결을 했는데 다음의 2가지 사항을 유의하면서 하니

제법 잘 동작했다.

 

  • 가능하면 바로 rigid joint를 사용하지 말고 rigid group을 이용하자

  • 가능하면 As-built joint를 이용하자

 

 

그리고 이렇게 joint된 물체를 움직여볼 수도 있었다. Motion Study라는 기능을 이용하여 원하는 

움직임을 구성한 후 플레이하면 미리 시뮬레이션을 해볼 수 있는 것이다. 그런데 버그인지 내가 뭔가

잘못한 것인지 원래 플레이 버튼만 누르면 동작이 실행되어야 하는데 50프레임 이후 동작이 실행되지

않았다. 하지만 내가 타임라인 바를 움직이면 아래 동영상처럼 정상 동작하였다.

 

 

 

아직 모든 관절 부위가 다 구현된 것은 아니자만 일단 실물 테스트를 해보기에는 충분하다고 보인다.

 

또하나 재밌는 기능은 Animation 워크스페이스의 Auto Explode 기능을 이용하면 부품 전개도를

쉽게 만들 수 있다는 것이었다. 바로 아래 이미지와 같은…

 

 

그런데 역시나 무얼 잘못했는지(아마도 컴포넌트 하나에 다른 컴포넌트가 들어가버려서 그런 듯)

나는 Auto Explode 기능이 에러가 나면서 실행되지 않았다. 대신에 Transform Component라는

기능을 이용했는데 부품을 하나하나 직접 움직여줘야 했지만 그리 어렵지는 않았다. 이렇게 한 후

애니메이션을 플레이하면 이런 장면을 볼 수 있다.

 

 

 

마지막으로 부끄럽지만 전체 모습과 모델링 과정을 동영상으로 한 번 보고 마무리 하자

 

 

 

 

정리

 

아직은 모든 것이 엉망이다. 앞에서도 언급했듯이 아직은 스케치부터 엉망이라 뒷수습이 안되는 경우도 

많고, 애초에 밑그림조차 없이 머릿속에 있는 것을 바로 Fusion 360으로 구현하려니 뭔가 비례나 균형이

안맞는 부분도 있고, 나름 디테일을 더해보려고 핀터레스트에서 kit bash나 hard surface 등을 검색하며

흉내를 내보지만 뭔가 어설프고…ㅠ.ㅠ

 

그래도 Fusion 360이라는 좋은 툴을 알게 되어 얼마나 다행인지 모르겠다. 내가 계획한 일에 한걸음 더 

다가선 느낌도 좋지만 Fusion 360을 공부하는 것 자체 또한 생각 외로 재밌는 일이다. 다만 앞으로 좀 더

신중하게 모델링하여 더 나은 결과물이 나오도록 해봐야겠다.

 

일단 이쯤에서 모델링한 것들을 3D 프린터로 뽑아서 실제 동작을 확인해봐야 할 것 같다.

이번 주말부터 3D 프린터를 돌려야 하는데…또 얼마나 시간이 걸릴지…ㅠ.ㅠ

맘같아서는 출력 대행을 맡기고 싶지만 비용이…ㅠ.ㅠ

 

그냥 서두르지 말고 차근차근 진행해야겠다.

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마즈다

이제 반백이 되었지만 아직도 꿈을 좇고 있습니다. 그래서 그 꿈에 다가가기 위한 단편들을 하나 둘 씩 모아가고 있지요. 이 곳에 그 단편들이 모일 겁니다...^^

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

 

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요

내가 아두이노를 처음 접한 것이 2016년 5월 이었다. 그리고 내 인생에는 새로운 세상이 열렸고, 나의 학문적 정체성이 그 실체를 드러냈다. 나는 문돌이의 탈을 쓴 공돌이였음을 커밍아웃 할 수��

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

 

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #3 Modeling

2019/08/05 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요 인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요 내가 아두이노를 처음 접한 것이 2016년 5월 이었다. 그리고 내 인생에는 새로운 세상이 열

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인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #4 다리 제작

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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…

이 프로젝트를 RESTART한 것이 올해 5월 17일… 거의 3개월 전이다. 그동안 상당히 많은 부품을 모델링하고 출력하고…또 일부는 출력대행을 맡기고… 테스트를 위해 조립하고… 잘못된 설계를 바�

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인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요를 작성한 것이 19년 8월 5일이었다.

그리고 어언 9개월이 넘게 지나버렸다.

 

회사일과 가정사로 이래저래 바쁜 나날로 손을 대지는 못했지만 머릿속에서는 한시도 생각이 떠난 적이 

없었다. 그래서 틈나는대로 무엇을 어떻게 준비해야 하는지 고민하고 공부해야 할 것들, 각종 필요한

부품들을 생각해가면서 겨우겨우 생각의 끈을 이어왔다.

 

그리고 이제 어느정도 상황이 호전되어 다시금 그 때의 계획을 진행할 수 있는 여력이 생겼다. 그동안

구상했던 내용들도 좀 바뀌고 새로운 장비와 부품도 잔뜩 모아놔서 아예 새롭게 시작하는 느낌이기에

제목을 Restart라고 붙여보았다…^^

 

Review

 

새롭게 시작하기 전에 먼저 이전에 해놓았던 것들을 조금 되돌아봐야겠다.

인생 프로젝트 시작 - MORS 프로젝트 #1 개요에서 핵심적인 부분에 대해서 많은 설명을

하였고 다시 시작하는 지금에도 그 핵심은 벗어나지 않는다. 다만 당시에 설계했던 내용의 일부를 

실제로 구현을 해보니 문제가 좀 있어보여 어느정도 수정이 필요해 보였을 뿐이다.

 

가장 큰 문제는 바로 크기였다. 애초에 설계할 때부터 당시 내가 가진 3D 프린터로는 출력을

하지 못할 정도의 사이즈였지만 막상 출력 대행을 맡기고 그 결과물을 받아보자…아무 감흥도 없이

거대하구나…라는 생각이 그냥 자연스럽게 들 정도로 사이즈가 컸다. 그런데 그 큰 사이즈의 대부분이

긴 USB 케이블을 욱여넣는데 쓰이다보니 보다 효율적인 구조를 찾아야 한다는 생각 들수밖에

없었다. 바빴던 그 기간동안 머릿속을 채운 생각 중 가장 큰 것은 바로 크기에 대한 고민이었다.

 

 

크기와 더불어 가장 개선하고 싶었던 부분은 연결부이다. 계획 당시 라즈베리파이를 베이스 컨트롤러로

하고 아두이노를 각 모듈 컨트롤러로 하여 라즈베리파이와 아두이노를 USB로 연결하고자 하였고

또, 모터 구동을 위해 별도의 전원 연결부를 추가하였다. 하지만 USB 연장 케이블과 DC 플러그 잭

등으로 연결하도록 해놓고 보니 부피도 커지고 모양새도 좋지 않아보였다. 바로 크기와 함께 가장

고민했던 부분이다.

 

 

지금 새롭게 구상하고 있는 방법은 USB 케이블 중 마그네틱 단자를 가진 놈을 활용하는 것인데 납땜 등

잔손이 많이 가서 일단 보류 상태이다.

 

 

마지막으로 프로젝트 시작 당시 로봇 다리의 일부분도 설계를 했었는데 불안정한 구조, DC 모터를 이용한

구성이다보니 모터 상태에 대한 피드백을 받을 수 없어 리미트 스위치나 가변 저항을 이용한 폐루프 구현

등이 제대로 설계가 안되어 역시나 다시 만들어야 할 상황이며 모든 구동부에 N20 마이크로 모터를 사용

하려던 계획을 수정하여 리니어 액츄에이터 수를 줄이고 많은 부분 서보모터로 대체할 계획인다.

 

 

 

 

이렇게 적고 보니 결국 프로젝트를 처음부터 다시 시작해야 할 판이다…그래서 Restart이지만…ㅠ.ㅠ

 

새로운 준비

 

1. Fusion 360 학습

 

어차피 실력 없는 목수가 천원 짜리 망치를 쓰던 10만원 짜리 망치를 쓰던 뽑아내는 결과물은 결국 장작일뿐

…ㅠ.ㅠ 모델링 툴 is 뭔들 제대로 된 설계가 나오랴마는, 어쨌든 기존에 사용하던 123D Design은 분명

한계가 있었다. 뭐 그래도 꾸역꾸역 이정도 모델링은 해놓았지만…

 

 

그런데 Fusion 360을 접하는 순간 적어도 나에게는 신세계가 열렸다. 스케치를 하고 모델링을 하는 기능은

큰 감흥이 없었지만 history 기능, joint 기능 등은 정말 경이로움 그 자체였다. 게다가!!! 이 모든 기능을 

포함한 가격이 무려 무료!!! 지금 즉시 전화 주세요~가 아니라 Autodesk 사이트에서 가입 후 적절한

자격 증명을 하면 무료로 사용할 수 있다. 기본적으로 개인 라이센스를 신청하면 무료이지만 뭔가 더 나은게

있을까 하고 나는 스타트업 라이센스로 신청을 했다.

 

처음에는 Fusion 360을 123D Design 쓰듯이 사용했다…-.- 기준이 되는 부품을 복사해가면서 결합되는 

부품을 하나하나 만들어 별도의 파일로 저장하는 식으로…그렇게 첫 번째 작품으로 리니어 액츄에이터를

하나 만들었다. 예전에 버전 3까지 만들었으니 이번은 버전 4인 셈이다.

 

 

하지만 덩치가 너무 커서 다시 만들고 있다는 슬픈 전설이…ㅠ.ㅠ

 

이후 유튜브 강좌를 보면서 차근차근 학습을 하고 있는 중이고 가장 최근에 내가 구상하고 있는 구조가

어떻게 동작할지 미리 볼 수 있도록 joint 기능을 이용하는 방법도 알게 되었다.

 

 

 

올해의 최대 목표는 바로 이 Fusion 360을 마스터 하는 것이다~

 

2. 3D 프린터 교체

 

올 초까지 USEED라는 업체의 Creator mini라는 작은 사이즈의 3D 프린터를 사용하고 있었다.

비록 출력 사이즈는 작지만 레벨링만 맞으면 출력물의 결과는 좋은 편이었다. 그런데… 바로 그 레벨링이

문제였다. 자주 틀어지는 데다가 다시 맞추기가 여간 어려운 것이 아니다. 가뜩이나 사이즈가 작은 놈에

손을 비집고 넣어서 베드 아래쪽에 있는 작은 볼트를 육각렌치로 돌려서 조절해야 하는…스트레지 지수

만땅의 작업이었다. 결국 베드쪽이 요로코롬 되었다…

 

 

이러한 사정으로 계속 아내의 눈치만 보다가 결국 Ender 3 Pro K를 새로 구입하게 되었다. 구입기는

다음 링크에서 확인할 수 있다.

 

ENDER 3 PRO K 구입기

 

사실 조립 과정에서 문제가 생길까봐 DIY 형태를 피해왔었는데 생각보다 조립이 어렵지 않았고 조립 후

작동도 너무 잘되어 차라리 진작에 DIY 형태를 살 것을 하는 후회의 쓰나미가…ㅠ.ㅠ

 

3. 각종 부품 구입

 

처음에 리니어 액츄에이터를 만들 때는 육각볼트, 너트를 이용했었다. 하지만 이번에는 정밀도를 좀 높여

보고자 리드 스크류를 써보기로 하였다. 거의 대부분의 판매처에서 지름 8mm가 가장 작은 사이즈였으나

다행히 5mm짜리를 파는 곳이 있어 구입을 하였다. 육각 볼트를 사용할 때도 M6 정도를 사용했으니 축은

큰 차이가 없었으나 육각 너트에 비해 리드 스크류용 너트는 지름이 20mm나 되어서 전체 사이즈는 엄청

커지게 되었다.

 

 

물론 중요한 구동부인 모터를 빼놓을 수 없다. 서보모터는 기존에 구입해놓은 것이 많고 새로 N20 DC

마이크로 기어드 모터를 다수 구입하고 나중에 만들 로봇팔에 쓸 스텝포터까지 무지하게 사다놨다.

 

 

다음으로는 베이스와 모듈의 연결을 위한 각종 케이블과 마이크로 USB 단자들, 그리고 네오디움 자석들

 

 

아직은 먼 이야기지만 로봇의 동작 데이터를 모을 클러스터를 구성하기 위해 라즈베리파이 4 4Gb 9개

 

 

기타 옴니휠, 커플러, 베어링, 스프링 등등 잡다한 부품들까지…

 

 

정말 이정도면 로보트 태권브이도 만들 수 있지 않을까 싶다.

 

정리

 

꿈을 꾸는 것은 언제나 즐겁다. 

물론 그 꿈을 이루기 위한 재능이나 자원이 부족할 경우에는 무척 답답하지만…

아직은 즐거움 반 답답함 반인 상태인 것 같다. 그저 장난감 같은 것 하나 만드는 것 뿐이지만

알아야 할 것, 익혀야 할 것들이 너무 많다. 하지만 다행히도 그 과정 역시 즐거움을 선사하니

그저 꾸준히 밀고 나가면 된다.

 

비록 더디지만 한걸음 한걸 나아갈 것이다. 그래서 새로운 시작이다~!

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마즈다

이제 반백이 되었지만 아직도 꿈을 좇고 있습니다. 그래서 그 꿈에 다가가기 위한 단편들을 하나 둘 씩 모아가고 있지요. 이 곳에 그 단편들이 모일 겁니다...^^

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