편입후 첫학기는 설계 프로그램을 안쓰는 전공 과목을 수강 한후 군휴학을 이용해서 설계에 필요한 3D모델링(카티아), 2D도면(오토캐드), 프로그래밍(C언어)를 실습해왔습니다. 복학후 "메카트로닉스 창의 설계" 과목에서 직접 설계 역할을 맡아 미리 익혀놓은 설계프로그램들을 응용해보려했습니다.
각팀은 아크릴판, 알루미늄 프로파일, DC모터 2개를 공통으로 사용해서 자동으로 장전하고 발사하는 볼슈터를 제작해야 했고, 총 10번 발사해 2m거리에 있는 목표지점에 정확하고 빨리 맞추는 팀원 대로 순위를 매겼습니다. 총8팀이였으며 다른 팀들은 3D 프린팅까지 사용하려해 설계를 잘하나 보다 생각들어 주눅이 들었지만, 중요한건 정확하게 맞추면 되는것이기 때문에 자신감을 가졌습니다.
우선 유튜브, 구글링, 특허조사를 통해 간단한 구조로 발사할 수 있는 구조를 찾아보았습니다. 야구공 슈터처럼 모터 2개의 회전력을 이용해서 발사하는게 쉬운구조라서 매력적이었지만, 사용하는 모터는 속도가 느리고 발사용도로 1개 밖에 사용하지 못했습니다. 다른 방법으로는 75%만 기어이로 구성되어 있는 원형 기어를 이용해 고무줄로 고정되어있는 직선기어를 후진시킨후 원형기어의 기어이가 없는 부분에 도착했을때 발사할수있는 구조가 간단해 보였습니다.하지만 기어를 요소를 설계하는 방법을 몰라 어려움 겪고 있었는데 팀원 중 한명이 그 부분을 맡아 정상적으로 움직일수 있는 기어이를 만들어 주었습니다. 장전구조는 물레방아 같이 십자모양판을 이용해서 공을 장전을 할수있도록 하기로 했습니다. 이렇게 기획과정에서 팀원들과 아이디어를 공유하는게 좋았고 효과적이라고 생각해 추후에도 문제가 있을때마다 같이 논의했습니다.
PPT를 통해 개념설계를 진행했습니다. 석궁형 투석기구조로 석궁 고정부는 알루미늄 프로파일을 수직으로 세워, 프로파일에 홈을 만들어 발사각을 조절할수있도록 했습니다. 석궁은 아크릴판을 레이저 컷팅해서 결합해서 만들었습미다. 원형기어와 직선 기어도 아크릴판을 여러겹쳐 원하는 두깨를 만드는 식으로 제작했습니다. 그 다음 개념설계를 토대로 제가 CATIA를 토대로 모델링을 진행했습니다. 당시 모델링 파일들을 조화롭게 합치는 어셈블리 기능을 다루는게 미숙해 실제로 조립할때 볼트 와 홈 위치가 안맞는곳도 있었지만 가공기를 이용해서 홈을내서 볼트를 조립할수있도록했습니다.
초기 테스트 과정에서 장전후 발사할때 직선기어가 특정지점까지만 전진할수있도록 만들어 놓은 가이드 판과 기어기가 파손되는 문제가 생겼습니다. 이때 혼자서 생각하지않고 팀들이 같이 문제를 분석했습니다. 상의결과 원형 기어의 기어이비율은 60%정도로 낮추고 고무줄을 가이드판으로 대신할수 있도록 설계를 수정한다면 파손염려가 없다는 것을 알수있었습니다. 장전 판의 경우는 십자 구조의 공이 잘 들어가지않거나 끼이 현상이 있어 팀원 중 한명이 1바퀴 돌때 공이 1개씩 들어갈수있도록 ㄴ 구조로 설계 수정을 권했습니다.
설계 기간이 얼마남지않아 테스트 과정에서 노트북을 통해서 바로 설계 수정을 해서 아크릴 레이저 가공을 한후 조립을 진행했습니다. 아두이노를 프로그래밍해서 장전동시에 발사가 될수있도록 하면 좋았겠지만 팀에서는 그렇게 할수있는 팀원이 없어 팀원중 한명이 스위치를 통해 장전부와 발사부를 조정하기로 했습니다.
최종 모형은 깔끔하지 못한게 아쉬웠습니다. 최종테스트에서는 10발중 8발로 같은 8발을 맞춘 2위팀보다 속도가 느려 3위를 했습니다. 이 경험 계기로 저는 좀 더 설계 실력을 효과적으로 늘릴수있는 기회를 가지고 싶었고 로봇 연구실의 학부연구생을 한다면 전문적으로 설계 뿐만 아니라 제어도 할수있기때문에 지원을 희망합니다.
