[로봇 의수] 소소한 개선

지난번에 만든 로봇 의수는, 작동은 어느 정도 가능했지만 그 신뢰성이 매우 낮았습니다.

말로 설명하자니 조금 어려운데, 손가락을 굽힐 때, 서보 모터에서 실이 풀리는 길이가 손등쪽으로 들어가는 실이 당겨지는 길이보다 길어서 실이 느슨해집니다.
그런데, 이 로봇 의수는 사용 공간을 최소화하기 위해 서보모터에 풀리를 연결해서, 실을 감는 방식입니다.

<로봇 의수 구동방식>

그렇다 보니, 실이 느슨해지면 실이 풀리에 감기지 않아 실을 제대로 당겨주지 못하는 문제가 발생합니다.

<느슨해진 낚싯줄>

이 문제를 해결하기 위해, 실제 우리 팔의 해부학적 구조를 찾아봤습니다.

<팔의 해부학적 구조(출처)>

인간의 팔은 손가락을 굽히는 근육과 손가락을 오므리는 근육이 따로 있고, 낚싯줄과는 달리 힘을 전달하는 힘줄에 탄력이 있습니다.

이 중 후자의 원리에서 착안하여, 로봇 의수의 낚싯줄 힘줄에 스프링을 추가했습니다.

<구입한 스프링(구입처)>

이 스프링 판매처도 한국미스미처럼 배송비가 무료라 좋았습니다.

그런데 저런 콩알만한 스프링 10개가 만원에 육박하니...

생각보다 크기가 작으니, 웬만하면 큰 것을 주문하시는게 좋을 것 같습니다. 제가 주문한 규격은 KB1014입니다.

이 스프링을 낚싯줄 중간에 연결해 주었습니다.

<낚싯줄에 연결한 스프링>

처음에는 어떻게 해야 스프링과 실이 견고하게 결합될 지 고민했는데, 스프링의 고리 부분을 플라이어를 이용해 낚싯줄에 꽉 집어 단단히 고정시키고, 순간접착제를 한 방울 떨어뜨리니 낚싯줄에 접착제가 흡수된 상태로 경화되어 단단하게 고정되었습니다.

<스프링의 장력 조절 작용>

효과는 훌륭했습니다. 이처럼 낚싯줄이 풀리더라도 스프링의 길이가 줄어들면서 낚싯줄의 장력을 일정하게 유지시켜 주었습니다.

아두이노를 이용해 10분가량 동작을 반복시켜도 실이 풀리지 않고 정상적으로 작동했습니다.

<EVA폼 접착>

마지막으로, 손바닥의 마찰력 증가를 위해 손바닥과 손가락에 EVA폼을 잘라서 붙여주었습니다.

마찰력 뿐 아니라, 보기에도 더 좋아 보입니다.

마지막으로 로봇 의수 작동 영상입니다.

[로봇 의수] Inmoov 로봇 손을 만들었습니다.

3D 프린터를 이용한 사례 중 가장 유명한 것은 아마 Robohand일겁니다.

Makerbot의 Replicator 2 를 이용해 맞춤형 의수를 만든 뒤, 손가락이 없는 아이에게 선물한 프로젝트입니다.

신기한 것은 이 프로젝트가 남아프리카 공화국 요하네스버그에 사는 목수인 Richard Van과 미국 시애틀의 전문 디자이너 Ivan Owen에 의해 진행되었다는 점입니다. 지구 반대편에 있는 사람 둘이 서로 만나지도 않고 의수를 개발한 것이죠. 이는 3D 프린터가 없었다면 불가능했을 것입니다.

자세한 것은 영상을 참고하시죠.

이 외에도 남수단에서 진행된 의수 프로젝트가 있습니다.

이처럼 3D 프린터는 맞춤현 제품을 만드는데 매우 특화되어 있습니다.


이런 의수 프로젝트들을 보며, 저도 의수를 만들어 보아야겠다는 생각이 들었습니다.
그래서 Thingiverse를 검색하다, 서보모터를 이용한 의수 설계를 찾았습니다.

<출처: http://www.thingiverse.com/thing:17773>

저는 이 손이 매우 맘에 들었습니다.

그래서 저 글에 딸린 링크를 통해 찾아보자, 이 손은 Inmoov라는 3D 프린터로 제작 가능한 오픈소스 휴머노이드 로봇 프로젝트의 일환이었습니다.

Inmoov 공식 웹사이트: http://www.inmoov.fr/ (프랑스 사이트라 속도가 좀 느립니다.)

               공식 블로그: http://inmoov.blogspot.com/

이걸 보자마자 '아! 립모션으로 손 동작을 인식해서 따라하게 만들어야겠다!' 생각했는데 이미 누가 했더군요.

(인터넷이 사람 기죽이는데는 최곱니다. 뭔가 하려고 해도 다른사람이 안 한게 없어요 ㅋㅋ)

그래서 그냥 장갑에 휘어짐 센서를 붙여서 따라하는 정도로 해보려고 합니다.


이렇게 목표를 잡고, 지난 방합구터 조금씩 로봇 의수를 만들어 보았습니다.

일반적으로 뭔가를 만들때는 제작기를 올리지만, 이건 공식 웹사이트에 설명이 워낙 잘 되어있어서 그냥 중간과정 사진 조금만 올리겠습니다.

<부품 출력(By 자작 Prusa i2)>

<손가락별로 부품 정리>

<한땀 한땀(...) 조립>

<낚싯줄 연결>

<손목 결합>

<팔뚝 출력(By Ultimaker 2)>

<완성!>

<손등 모습>

<앞쪽 모습>

이 정도입니다.

아직 야구공 잡기, 따봉, 중지 욕설(...), 쥐암쥐암 정도밖에 할 수 없지만, 조만간 기능을 늘려나갈 예정입니다.

일단 손이 생기니 가지고 놀 만한 것은 무궁무진할 것 같습니다.

혹시 좋은 아이디어 있으면 알려주세요!