[창의설계] 자동로봇 만들기(로보로보)
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- 목차
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1. 설계 목적 및 아이디어
1. 1) 설계 목적
1. 2) 아이디어
1. 2. 1) VEX KIT – 수동로봇 아이디어
1. 2. 2) ROBOROBO KIT – 자동로봇 아이디어
2. 초기 설계 스케치 및 모델링
2. 1) 수동로봇
2. 2) 자동로봇
3. 최종 설계 및 특징
3. 1) 수동로봇
3. 1. 1) 구조설계
3. 1. 2) 프로그래밍
3. 2) 자동로봇
3. 2. 1) 구조설계
3. 2. 2) 프로그래밍
4. 전략
4. 1) VEX KIT
4. 2. 1) 로보로보
4. 2. 2) 로보로보 경로
5. 결론 및 건의 사항
- 본문내용
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2. 초기 설계 스케치 및 모델링
2. 1) 수동로봇
여러 가지 기본 안건 중 효율성을 생각하여 채택된 가재 모양의 팔을 가진 로봇을 스케치 해 보았다. 그 결과 로봇의 구동에 문제가 없고, 팔 역시 모터 출력이 뒷받침 될 수 있다는 것을 확신하게 되었다. 이 스케치를 바탕으로 모터의 배치는 어떻게 하면 좋을지, 센서의 위치는 어떻게 하면 좋을지, 바퀴는 어떤 것을 사용하면 좋을지 등을 모두 함께 토론하여 실용성을 따져 가며 로봇의 기초를 만들어 나갔다. 모터와 센서의 배선 문제를 해결하기 위하여 모터 키트는 보이지 않는 아래쪽으로 배치하기로 하였고, 바퀴는 마찰력이 없어 공회전 될 것을 염려하여 고무줄이나 고무테잎 등을 사용하여 마찰력을 늘리기로 결정하였다. 팔 쪽은 모터 하나로 충분히 제어할 수 있기 위하여 기어를 가장 큰 것과 작은 것을 사용하여 힘을 높이고, 엇갈리는 것만을 생각해 두었던 팔에는 마찰력을 위하여 수세미를 부착하기로 결정하였다.
2. 2) 자동로봇
3D 모델링
아래 위
측면 정면
여러 시행착오 끝에 결정된 기본적인 팔 형태의 로봇을 일단 모델링하여 문제점을 체크한 후 제작에 들어가기로 하였다. 네 개의 센서 중 하나가 인식능력이 너무 뛰어나 오히려 라인 트레이싱에 방해가 되었으므로, 네 개 모두를 사용할 수 없어 그대로 두 개만 사용하기로 하고 나머지 부분을 구상하였다. DC 모터 두 개를 사용하여 바퀴를 구동시키고, 메인 보드와 DC 모터 보드는 건전지를 피해 높게 달기로 하였다. 팔은 서브 모터를 옆에 부착시키고 그 위에 휠을 이용하여 PVC 조인트를 사용하여 연결한 뒤, 무게를 위하여 아크릴 판을 사용하기로 하였다. 그래도 가장 많은 무게가 팔에 치중될 것을 고려하여 안쪽 팔을 최대한 휠에 가깝게, 단단하게 부착하여 무게가 치중되는 것을 막기로 하였다. 하지만 그것만으론 로봇이 앞으로 기울어지는 것을 피할 수 없어, 여러 가지로 궁리한 끝에 부수적으로 나누어준 바퀴 휠을 앞 편 중앙에 short pin을 사용하여 중앙을 맞추어 부착하여 균형을 잡는 것으로 결정하였다. 로봇의 제한 크기를 고려하여 팔은 접었을 때 제한 길이 안에 들어갈 수 있는 범위 내에서 제작하였고, 펼쳤을 때 너무 벌어지면 경기장 끝 부분에서 밖으로 빠져나갈 것을 염려하여 적당한 각도를 주었다.
3. 최종 설계 및 특징
3. 1) 수동로봇
3. 1. 1) 구조설계
중간고사를 마칠 때 쯤부터 우리는 수동로봇을 만들어야 했다. 수동로봇은 자동로봇보다 스케일자체도 더욱 컸으며 프로그래밍 외에 구조적으로 생각해야 하는 부분이 컸다(자동로봇은 구조보단 좀더 자세하고 정확한 프로그래밍이 관건이었다).
일단 로봇의 다리역할을 하는 바퀴부분을 가장먼저 의논하였다. 작은 바퀴, 큰 바퀴, 무한궤도 등. 모든 바퀴의 종류가 다 거론되었다. 특히 무한궤도의 경우 외형상의 이점으로 자주 거론되었으나 실용적인 측면의 문제로 인해 제외되었다. 방향전환의 문제와 미끄러짐의 문제가 있었기 때문이었다. 결국 뒷바퀴는 빠른 속도를 위해 큰 바퀴를 선택하였고 앞 바퀴는 방향전환 시 마찰력을 줄이기 위해 Omni Directional Wheel 이라는 바퀴를 선택하였다.
<앞바퀴> <뒷바퀴>
선택된 바퀴와 본체를 조립한 후 다음으로 생각해야 되는 부분은 팔 부분이었다. 팔 부분은 더욱더 다양한 의견들이 나왔다. 나왔던 의견들을 종합하자면, 요번에 우승한 팀이 선택한 방식의 팔과 여러 팀이 선택했으나 효율은 다소 떨어졌던 쓰레받기 형태의 팔, 그리고 회전하는 형태의 팔 등 여러 가지 의견들이 나왔다. 처음엔 모터의 회전하는 팔의 형태로 방향을 정하고 조립을 하였으나 조립 후 막상 구동을 시켜보니 팔 자체의 무게가 너무 무거워서 모터가 팔을 올리지를 못하였다. 결국 모두 뜯어내고 아래사진과 같이 무한
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