Tensegrity가 무엇인지에 대해서는 다음 참고.
간단히 만들기 위해 기본단위가 되는 스트럿(Strut)을 먼저 제작했다.
생각보다 알맞는 Strut을 제작하기가 어려웠는데,
이유는 빨대의 강도가 낮아서 고무줄이 당겨지면 버클링 되어 버리기 때문이었다.
일반적인 고무밴드와,
이에 맞도록 버클링되지 않는 수준으로 적절한 빨대 길이를 몇번의 시행착오끝에 찾았다.
빨대 길이는 9cm로 하면 된다.
가위로 빨대의 양 끝을 약 1cm 가량씩 가운데를 따준다.
고무줄을 끼우기 위해서다.
그리고 고무줄을 위 사진과 같이 전부 끼워준다.
그리고 이런 Strut을 많이 만든다.
약간의 노가다의 압박이 있긴 하지만
다른 방식으로 수선을 떨면서 돈들여 Strut을 만드는 것 보다
빨대에 칼집만 내면 되도록 많이 간단하기 때문에
감사하게 생각하는게 낫겠다.
먼저 가장 만들기 쉬운
6-Strut Icosahedron (스트럿 6개짜리 정20면체)을 만들어 본다.
이걸 만드는 방법은 Youtube 같은데 보면 잘 나온다.
우리나라 사람이 만든 동영상
요건 한국말로 해서 좋긴 한데, 만드는 순서가 좀 희안하게 되어 있다.
이쪽 동영상이 좀 더 참고가 된다.
암튼 쉬운거 해 봤으니 좀 복잡한 거에 도전해 본다.
30-Strut Dodecahedron (스트럿 30개짜리 정12면체)...
만드는 순서는 이런 걸 참고하였다.
헐 어렵네...
막 헷갈리기 시작한다.
어찌어찌 다 연결은 했는데
팍삭 찌그러진 모양이 되었다.
모양을 예쁘게 잡으려면 고무줄 길이를 상당히 정교하게 통제할 필요가 있을 것 같다.
귀챦아서 그냥 둠.
그래도 자꾸 보니 정이 든다.
헥헥헥...
암튼 다 만든걸로 탱탱함을 검증해 본다.
하지만 찌그러진 모양이 마음에 안 든다.
내구성도 안 좋다...
그래서 다음 날 새로 재조립...
고무줄이 빠지지 않도록,
종이테잎으로 일일이 꼭지점들을 모두 둘둘 감아 막아버렸다.
고무줄 길이도 좀 주의하면서 잘 맞춰 보았다.
그러니깐 모양이 좀 나은 것 같다.
이제 이걸로 테스트...
찌그러짐과 내구성을 한 번 살펴보고...
드랍 테스트.
적당한 빨대를 마트에서 사준 마눌님에게 감사를 드린다.
Tensegrity에 관한 정보가 종합적으로 제일 잘 정리된 곳은
이곳인 듯 하다.
Robotics에 응용하는 곳은 버클리대 BEST 연구팀과
그로부터 파생된 NASA SuperBall Bot 같은 것들이 해외토픽 같은데서 최근에 나왔다.
Tensegrity Robotics는 나도 오래전부터 구상은 해 왔지만
몇가지 치명적인 현실적 문제가 걸림돌이 되는 것 같다.
1. 와이어의 텐션을 조절하는 직동 액츄에이터가 필요하다.
그런데 이것의 요구 사양이 상당히 까다로와진다.
장력 측정 센서 내지는 최소한 위치센서 같은건 필수로 있어야 할 거고...
아주 컴팩트하면서 매우 높은 장력을 버텨낼 수 있는 신뢰성이 요구된다.
현재까지 이런 요구조건을 만족하는 제품은 없으므로,
직접 개발할 필요가 있는데 설계적으로 간단한 문제는 절대 아니다.
2. 자유도가 너무 높아진다.
물론 장력이 분산되므로 각 액츄에이터에 가해지는 부하는 줄어들지만,
자유도가 높은 만큼 사용되는 액츄에이터의 개수가 많아지게 된다.
이는 몇가지 파생 문제점을 만들어낸다.
제어가 복잡하고 어려워지고,
액츄에이터 개수만큼 제작 원가가 올라가며,
케이블링 복잡도도 기하급수적으로 올라간다.
3. 해석이 어렵다.
자유도가 높은 만큼, 해석하는데 들어가는 계산량도 그만큼 올라간다.
일종의 유한요소해석(FEM)을 매 제어시간(Iteration Time)마다
실시간으로 수행해야 하는 꼴일 것이다.
이렇게 되면, 동적인 전체 제어(Dynamic Whole-body Control)은
일반적인 다른 로봇보다 훨씬 더 어려워질 것이다.
4. 조립이 어렵다.
부품개수가 매우 많아지고, 조립방법이 헷갈리기 때문에
숙련된 사람이 아니면 하기 어렵다.
그럼에도 불구하고, 구조 자체가 가지는 거부할 수 없는 매력 덕분에
연구자들의 관심을 오랫동안 끄는 것 같다.
1. 매우 가볍다.
대체로 다른 트러스구조에 비해 중량을 40% 수준까지 더 경감 가능하다고 한다.
2. 내충격성이 매우 좋다.
장력 와이어가 충격을 전부 받아줄 뿐만 아니라,
충격은 전체 구조로 분산된다.
3. 수학적으로 아름답다.
대칭성, 규칙성 때문에 아름답다고 느껴진다.
결국 BEST나 NASA에서 찾아낸 어플리케이션은
토성의 위성인 타이탄을 탐사하는 착륙선을 이것으로 만드는 것이었다.
실제로 이 프로젝트가 현실화 단계까지 살아남을 수 있을지는 모르겠으나
희박한 대기, 부족한 연료, 실시간 통제 불가능 상황에서
미지의 땅에 거칠게 들이받아도 착륙선을 살아남게 만드는 목적 자체는
훌륭하게 부합할 수 있을 것 같다.
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