(4) 설계파일을 제작하고 맡기는 방법

어떻게 하면 나의 설계를 가공업체를 통해서 만들 수 있을까?

 

현재 휴머노이드로봇 공개프로젝트 샤크라타이니 프로젝트의 가공 방법

 

판재(알루미늄 혹은 철판)을 가공 기계를 통해 원하는 모양대로 자르고, 접는 과정을 통해서 만들어집니다. 마치 종이접기 과정같지요. 종이처럼 아주 얇은 판은 접을 때 별로 변형이 일어나지 않지만 철판이나 알루미늄 판은 가공 시 휘어지고 늘어나면서 그 길이를 예상하기 힘듭니다. 그 과정을 가공 업체에 맡길 때는 주의해서 알려줘야겠지요?

 

샤크라타이니를 포함한 많은 소형 휴머노이드 로봇은 외골격 로봇입니다. 사람처럼 뼈가 있고 피부가 있는 것이 아니라 곤충처럼 피부가 뼈의 역할까지 수행하는데, 이는 많은 장점을 가집니다. 가볍고 튼튼하며 모터를 그 안에 넣을 수 있어서 공간 효율이 좋습니다. 다른 3D 가공보다 훨씬 저렴하게 로봇을 가공할 수 있습니다. 최근 3D 프린터를 이용해서 제조 방식이 확 바뀌었는데요, 앞으로 이 블로그에서도 3D 프린터로 소형 휴머노이드를 제작할 계획이 있습니다.

 

외골격 로봇의 프레임을 가공업체에 맡기는 과정, 한 번 알아보겠습니다.

 

설계 파일부터 가공하기까지

1. 설계를 3D tool을 이용해서 한다.
2. cad 파일을 만든다
3. 맡기면서 가장 중요한 것을 얘기한다
1) 내측
2) 외측
그럼 지금부터 한 번 알아보겠습니다.

1. 3D 설계 tool 이용해서 설계하기

3D 설계 툴은 정말 다양하고 많습니다. 저는 Autodesk 사의 3D 설계 프로그램 ‘인벤터’를 사용하며, 이 블로그 또한 그것으로 설명드립니다.

목적에 따른 3D 설계 tool 

기계설계나 역학 계산-  카티아, 솔리드웍스, 프로엔지니어, 인벤터 등

제품디자인 – NX, 라이노 등

캐릭터 디자인 – 맥스, 지브러쉬 등

인테리어 – 맥스, 스케치업

(출처 : http://ikeahackers.blog.me/220135665088)

사실 툴을 어떤 것을 쓰든 자신의 목적에 맞게 사용하면 됩니다. 하지만 초보자일 경우 어떤 것부터 해야 할지 판단이 서지 않는게 당연하지요. 일단 제가 사용하는 인벤터의 세계를 소개하자면, 산업 현장에서 autocad 가 워낙 널리 쓰이고, 그것과 호환이 잘 된다는 점에서 같은 회사의 제품입니다. 아무래도 이점이 많겠지요.

3D 설계 툴로 설계를 하게 되면 2D로 종이에 그리는 것 보다 훨씬 더 효과적으로 설계를 하고, 설계 실수를 방지할 수 있습니다. 2D 도면으로만 해석할 때는 아무래도 오해의 여지가 다분하지요.

2d vs 3d 설계

 

 

 

 3D 설계를 시작하는 것은 “책을 하나 사서 보는 것” 이 가장 빠릅니다.

3D 설계 프로그램 ‘인벤터’의 절곡, 판금 등등을 보면 위와 같은 종이접기 형식의 부품을 잘 만들 수 있습니다.
http://uartis.tistory.com/plugin/CallBack_bootstrapperSrc?nil_profile=tistory&nil_type=copied_post

2. cad 파일 변환

3D 설계 프로그램 ‘인벤터’ 의 기능 중 도면을 출력할 수 있게 해 주는 기능이 있습니다.

새로만들기 – 도면 선택

 

도면을 선택하면 다음과 같이 시트하 하나 나옵니다.

[기준] 버튼을 누르면 도면 뷰가 나오며 기존에 작성해 놓은 3D 파일을 경로 지정하여 불러올 수 있습니다.

방향을 선택하고 도면 위에 마우스 포인터를 가져다 놓으면 저렇게 설계 그림이 마우스를 따라다니면서 움직이며, 적당한 위치에 클릭하면 됩니다.

클릭 후 마우스를 위 아래 대각선 등으로 움직이면 조각의 옆이나 대각 위치에서의 모습도 볼 수 있습니다. 그 상태에서 클릭을 하면 저렇게 네모난 박스가 생성이 되며 마우스 우클릭을 한 뒤 작성 버튼을 누르면 아래 그림처럼 3D 설계 파일이 2D 파일로 변환되어 점, 선등으로 표현됩니다.

 

 

키보드 D 버튼을 누른 뒤 원하는 위치의 선, 점으로부터 원하는 점, 선으로까지의 길이나 각도를 기입할 수 있습니다. 이렇게 기입을 하는 것은 실무자(가공업체)들에게 반드시 지켜야 할 수치라는 것을 알리는 역할을 합니다.

모든 수치를 입력하는 것이 아니라 일부 가장 중요한 수치를 입력하는 것이 중요합니다.

특히 절곡을 할 때는 절곡하는 재료와 기계 등의 여러가지 복합적인 변수로 원하는 설계와 다르게 나올 수 있습니다. 예를 들어 저는 저 접히는 부분의 굴곡이 어떻게 되든 큰 상관이 없지만 절곡 결과물의 내측이 정확히 42mm이길 원한다는 것을 알려주는 것입니다. 이를 최대한 맞추는 것이 업자들의 노하우입니다. 왜 노하우인지 아래에서 정확히 알려드리겠습니다. 짧게 말씀드리자면 3D 설계 프로그램에 일일이 그 변수(늘어나는 성질 등)의 수치 등을 기입하기가 어렵기 때문에 업자에게 맡겨버리는 것이 가장 편하다는 것이지요

3. 중요한 부위 설명하기

위에서 잠시 설명 드렸듯 내측, 외측이 절곡에서는 굉장히 중요한 요소입니다. 그 요소들을 정확하게 설명하기 위해서는 2D cad 상에 정확하게 설명하고 업체 관계자 분들과 최대한 많은 얘기를 통해서 서로의 치수에 대해서 맞춰가는 것이 중요합니다. 여러 산업 단지들마다 조금씩 설명이 다르며 이해하는 방식도 약간 다릅니다(등각투영에 대해 다른 해석을 하시는 업체가 종종 있습니다) 그래서 중요한 부위는 설명드리는게 중요합니다.

왜 이런 번거로운 일이 생겼을까요? 종이접기 하듯 만드는 외골격 프레임 때문이지요. 절곡을 할 때 금속이 변형되는 성질이 모두 다 다르기도 해서 복잡합니다.

접힐 때 연신율에 따라서 모두 다른데요, 연신율이 무엇인지 한 번 볼까요? (한마디로 어렵습니다)

 

 

 

위 연신율을 실제로 현장에서 일하시는 분들은 많은 노하우와 경험으로 신기에 가까울 정도로 우리의 설계대로 뽑아 주십니다. 아래는 현장에 계시는 분들의 노하우로 설명드리는 예입니다.

인터넷에서 참고하였으며 출처는  http://cafe.naver.com/kstylenstudy/12418  입니다.

 

 

 

 

일반적으로 많은 업체가 접혀진 채로 그림을 그려 주면 알아서 계산해서 프레임을 만들기 때문에 저희는 신경쓸 것이 많이 없습니다. 다만 어떤 치수가 중요한 것인지를 알려 줘야 가공 업체도 그 부분에 신경써서 가공을 해 주겠지요?

굉장히 현장에 가까운 관점으로 본 포스팅을 해 봤습니다. 다음 포스팅에서는 실제로 샤크라타이니를 어떻게 발주하는지를 보여드리겠습니다. 현재 샤크라타이니의 설계를 수정하고 있으며 (새로운 보드(로봇을 움직이기 위한 제어기)를 적용하기 위해서 사이즈가 달라졌습니다. 또한 알루미늄 1.5T (T는 두께를 말하는 것으로 단위는 mm 입니다) 두께의 재질을 사용했지만 현재 실험적으로 0.8T SUS를 사용해 보기 위해서 조금 설계를 바꾸고 있습니다. 여담이지만 샤크라타이니는 현재 실물이 없습니다. 약 4년 전, 다른 작품을 만들기 위해 분해해버렸습니다 ;;;

 

어렵게 설명된 부분이 있다면 지적해 주시면 좀 더 풀어 설명하겠습니다.

본 설명은 로봇을 전혀 모르는 분들도 로봇을 만들 수 있게끔 (부품을 사서 쓰더라도 원리는 알고 있는게 좋겠지요?) 도와드리는 것이기 때문에 쉬워야하니까요!

 

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2 thoughts on “(4) 설계파일을 제작하고 맡기는 방법

    박흥식 said:
    2015년 6월 11일 10:21 오전

    현제저는장기간의,재활과연구개발을병행하는자로서,독립균형보행을성공하여,삶의질을올려보고자.

    좋아요

    박흥식 said:
    2015년 6월 11일 10:31 오전

    소멸된보행기능되찿기위해선.지속적인반복훈련을하여야하나.지금의제품들은모두,실내용뿐이라서,훈련성취도가,의도대로계획된시간내에,습득이어렵군요?하여서실외-야외用으로의,영감이떠올라,체계화후,실행중이나.기초가없어서,많은어려움을격고있슴.

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