(1) 관절이 무엇일까?

관절이 무엇일까?

관절을 알아야 모터를 사용할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇은 관절 로봇입니다.

관절을 모터로 표현하기 위하여 각 관절에 해당하는 부위를 구동키는데요, 사람의 관절은 크게 세 가지 종류라고 볼 수 있습니다.
각 관절에 대해 알아본 뒤, 그 관절의 특징에 맞게 모터를 배치하여 로봇이 사람같은 움직임을 가질 수 있도록 하겠습니다.


1축 관절 (예 : 팔꿈치, 무릎)

1축 관절이란 도무지 예를 써도 한쪽으로만 움직일 수 있는 상태를 말합니다. 예를 들어 팔꿈치나 무릎이지요.
최근 엄청난 흥행 중인 영화 ‘인터스텔라’ 에 나오는 로봇 ‘CASE’ 나 ‘TARS’ 로봇을 보면 이해가 될 수 있습니다.

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<출처 : http://bunker1.ddanzi.com/ddanziNews/3295177 >

각 막대기처럼 생긴 몸통이 4개가 붙어서 움직입니다. 각각의 막대기는 다른 막대기에 붙어 한 쪽 방향의 원운동만 할 수 있습니다.

자동 뒷바퀴나 짐수레의 바퀴도 마찬가지이죠. 앞 뒤로 움직일 수 있으나 바퀴가 옆으로 눕거나 할 수 없습니다.

고대 문명에서 전쟁 무기로 자주 등장하는 투석기도 기본적으로 1축 관절입니다. 커다란 숟가락을 당겨놓고 있다가 갑자기 놓는 원리로 무거운 돌을 멀리 던집니다.

 

사람의 팔꿈치도 역시 마찬가지입니다. 위로 올리거나, 내릴 수밖에 없습니다.

일반적인 여닫이 방문, 아이폰이나 갤럭시 스마트폰 커버, 자동차 문짝(슬라이드 제외) 등등
이러한 관절을 보고 1축 관절이라고 합니다


2축 관절 (예: 자전거 앞바퀴)

(sgsorry03.tistory.com/75 참고)

이름만 봐도 느낌이 오시지 않으시죠?? 2축 관절이란 말 그대로 2개의 축으로 움직일 수 있는 관절입니다.

자전거 앞바퀴를 상상해 보겠습니다.
자전거 앞바퀴는 자전거 바퀴가 굴러가는 방향으로 1축이 있습니다. 매우 정상적인 바퀴의 굴러감이죠. 그리고 거기에는 조향을 담당하는 핸들과 붙어서 그 바퀴가 좌, 우로 움직일 수 있습니다.

 

 

<출처 : http://www.ustudy.in/node/1298 >

이처럼 두 개의 축을 한 관절에서 해결할 수 있는 것을 ‘2축 관절’이라 합니다.


3축관절 (예 : 유니버셜 조인트, 어깨, 골반, 목 관절)

이제 3축관절을 보실텐데요, 간단합니다. 우리의 골반과 어깨 골반을 보고 3축 관절이라고 합니다. 팔을 뻗어 앞으로, 좌우로 뻗고 게다가 돌릴 수 있습니다. 설명을 위하여 그림을 보겠습니다.

응(끄덕끄덕:피치:y축), 아니(절래절래:요:z축),갸우뚱(좌우로:롤:x축)

대충 감이 오시나요? 위처럼 3차원의 모든 방향으로 회전할 수 있는 구조를 3축 관절이라고 할 수 있으며 골반과 어깨가 3축 구조의 대표적 예입니다.


다음 포스팅 : 모터로 관절 표현하기

본 프로젝트에서 모든 관절에서 1축은 모터 1개가 담당합니다.

즉, 팔꿈치 골반은 모터가 1개 쓰이고 골반의 경우 3개, 어깨는 3개 (혹은 2개)를 쓸 것입니다. 아쉽지만 샤크라타이니는 모터를 충분히 많이 쓰기에는 너무 작은 로봇이기에 허리, 발목, 머리 등에는 모터를 제한하여 설계하였습니다. 하지만 기본적인 사람의 모습(보행 및 제스쳐)을 표현하기에는 어느 정도 가능한 범위입니다. 원하는 범위에 따라 직접 모터를 장착할 수 있겠습니다.

다음 포스팅에서는 각 축에 모터를 어떤 식으로 붙여서 설계할 수 있는지 실계 설계의 예를 들어가며 설명 드리겠습니다.

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