CURRICULUM 1.0.0+bc95463f48e6 · beginner

정교한 5지 로봇손 만들기

학생들은 구동기, 제어기, 센서 통합, 텐던 구동 메커니즘을 이해하고 정밀 로봇 손을 프로토타이핑할 수 있습니다.

TIME100.0h
MODULES9
BUDGET₩4500000–6500000
REVIEWED2026-08-29

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학습 진도

0% 완료

로봇 공학의 기초부터 시작하여 5지 로봇손을 직접 설계, 제작, 제어 및 검증하는 대학·대학원 수준의 실습형 교과과정입니다.

학생들은 구동기, 제어기, 센서 통합, 텐던 구동 메커니즘을 이해하고 정밀 로봇 손을 프로토타이핑할 수 있습니다.

STUDY MAP

교과과정

1

이론 및 설계 기초

  1. 로봇 기구학 기초10.0 시간 · 로봇 기구학의 기본 정의와 강체 변환(Rigid-body transformation)의 개념을 이해한다.
  2. 텐던 구동 메커니즘 설계10.0 시간 · 텐던 구동 메커니즘의 기본 역학 구조와 관절 모사 원리를 이해한다.
  3. 구동기 및 제어기 선정10.0 시간 · DYNAMIXEL XM430-W350-T 액추에이터의 정격 전압, 전류 및 통신 특성을 이해한다.
2

제작 및 조립

  1. 3D 프린팅 및 부품 가공15.0 시간 · 탄소섬유 보강 PC 필라멘트(PC-CF)를 사용한 부품 제작 및 출력 설정 최적화 이해
  2. 베어링 및 체결 부품 설치10.0 시간 · 정밀 로봇손 제작을 위한 베어링 및 샤프트의 기계적 공차와 설치 원리를 이해한다.
  3. 배선 및 안전한 전원 분리 구축10.0 시간 · 액추에이터 구동을 위한 독립적 12 V 전원 분기 구성 방법을 이해한다.
3

제어 및 검증

  1. 펌웨어 개발 및 제어15.0 시간 · DYNAMIXEL 스마트 액추에이터 통신 및 제어 프레임워크 이해
  2. 센서 통합 및 피드백 제어10.0 시간 · FSR 402 센서와 10 kΩ 저항을 이용한 전압 분압 회로 구성 원리 이해
  3. 성능 시험 및 검증10.0 시간 · 로봇 손의 정밀도 및 반복성 검증을 위한 정량적 시험 지표 설계

BILL OF MATERIALS

부품과 도구

부품모델 / 제조사수량핵심 사양선정·호환 정보
DYNAMIXEL 스마트 액추에이터텐던 및 관절 구동XM430-W350-Trobotis11
스톨 전류
2.3 A
스톨 토크
4.1 N·m
기준 전압
12 V

위치·속도·전류 피드백을 통합한 정밀 구동기

대안: 동일 통신 규격의 DYNAMIXEL X 시리즈호환: DYNAMIXEL Protocol 2.0, 12 V 전원 분기
DYNAMIXEL 포트 내장 로봇 제어 보드별도 통신 브리지 없이 액추에이터 명령, 센서 취득, 운전 상태기계 실행OpenCR 1.0robotis1
CPU 주파수
216 MHz
최대 입력 전압
24 V
ADC 해상도
12 bit

외장 RS-485/TTL 브리지와 종단·풀업 회로를 제거해 재현성과 안전성을 높임

대안: DYNAMIXEL TTL 포트가 내장된 동급 ROBOTIS 제어기호환: DYNAMIXEL TTL x 3 내장, DYNAMIXEL RS-485 x 3 내장, XM430-W350-T 직접 연결, FSR 402 분압 회로는 3.3 V 센서 전원만 사용, 아날로그 입력 신호는 0~3.3 V 범위를 초과하지 않음, 12 V 액추에이터 전원은 ADC·센서 회로와 분리
절연형 데스크톱 전원 어댑터액추에이터 12 V 분기 전원 공급GST160A12-R7Bmeanwell3
출력 전압
12 V
정격 출력 전류
11.5 A
정격 출력
138 W

노출된 AC 단자 없이 4대/4대/3대 액추에이터용 독립 저전압 DC 분기를 구성

대안: 동급 절연형 12 V 어댑터 - 분기별 11.5 A 이상호환: 각 어댑터 출력은 독립 퓨즈 분기로 사용, 양(+) 출력 병렬 연결은 절대 금지, 독립 분기 합산 정격 34.5 A >= 액추에이터 피크 25.3 A, 각 출력은 독립 분기로 유지하고 양(+) 출력 병렬 연결은 절대 금지, 3개 분기는 액추에이터 4대/4대/3대로 배분, 분기마다 10 A 퓨즈와 접근 가능한 물리적 전원 분리 수단 사용
손끝 힘 감지 센서손끝 접촉력 측정 및 파지력 피드백FSR Model 402interlinkelectronics5
감지부 지름
12.7 mm
감지 범위 하한
0.2 N
감지 범위 상한
20 N

얇은 손끝 구조에서 접촉력 피드백을 확보

대안: 공식 데이터시트가 있는 박막형 힘 센서호환: 손끝 패드 아래 배치, ADC 입력 분압 회로 필요
FSR 분압용 10 kΩ 저항FSR 402와 전압 분압기를 구성해 OpenCR ADC로 힘 신호 취득Adafruit Product 2784adafruit5
저항값
10 kΩ
최대 전력
1/4 Watt
최대 전압
300 V

실습에 요구되는 분압 저항의 수량과 전기 정격을 명시

대안: 10 kΩ, 0.25 W 이상, 5% 이하 축형 저항호환: FSR 402 1개당 저항 1개, OpenCR ADC 입력
분기용 잠금 커넥터손가락별 전원·신호 하네스의 탈착식 분기Micro-Fit 3.0molex12
피치
3.00 mm
최대 접점 전류
8.5 A
최대 전압
600 V

진동 중 이탈을 줄이고 손가락 모듈 교체를 단순화

대안: 공식 정격이 있는 동급 잠금형 분기 커넥터호환: 10 A 어댑터 분기 퓨즈 하류의 개별 액추에이터·손가락 하네스에만 사용, 커넥터당 최대 전류는 XM430 1대의 2.3 A로 제한, 9.2 A 집합 분기에는 사용하지 않음
ATO 인라인 분기 퓨즈 홀더각 12 V 어댑터의 양(+) 출력에 10 A 분기 퓨즈 장착0AFH0001Zlittelfuse3
연속 전류 정격
15 A
최대 전압
32 VDC
리드선 규격
14 AWG

분기별 과전류 보호 부품을 배선도와 구매 목록에 고정

대안: 32 VDC 이상, 연속 15 A 이상 ATO 인라인 홀더호환: 0287010 ATOF 10 A 퓨즈, GST160A12-R7B 독립 분기
10 A ATOF 분기 퓨즈4대/4대/3대 액추에이터 독립 분기의 과전류 보호0287010.Ulittelfuse3
전류 정격
10 A
전압 정격
32 V
대표 냉간 저항
7.70 mΩ

11.5 A 전원 분기보다 낮고 9.2 A 피크보다 높은 정격으로 배선 고장 보호

대안: 동일 ATO 규격 10 A, 32 VDC 이상 퓨즈호환: 0AFH0001Z 홀더, 분기당 액추에이터 최대 4대, 스톨 합계 9.2 A
Dyneema SK78 고강도 섬유 텐던액추에이터 장력을 손가락 관절에 전달D-Pro 1.5 mm / 01505-0150-010liros1
지름
1.50 mm
파단 하중
230 daN
작동 신율 상한
1 %

실제 지름·파단 하중·신율이 명시된 제품으로 텐던 교체 재현성을 확보

대안: 지름 1.5 mm, 파단 하중 230 daN 이상인 추적 가능한 Dyneema SK78 라인호환: 캡스턴 모서리 라운딩, 반복 굽힘 시험 필수
FDM 구조용 탄소섬유 PC 필라멘트손가락 링크와 손바닥 프레임 제작Prusament PC Blend Carbon Fiberprusa3d1
필라멘트 지름
1.75 mm
권장 노즐 온도
285 °C
권장 베드 온도
110 °C

보유 FDM 장비로 강성과 치수 안정성이 필요한 구조를 제작

대안: 공식 물성표가 있는 FDM용 엔지니어링 필라멘트호환: FDM 3D 프린터, 경화강 노즐 필수
무급유 폴리머 슬리브 베어링손목 및 고하중 회전축의 마찰과 유격 관리JSM-0810-10igus4
내경 d1
8 mm
외경 d2
10 mm
길이 b1
10 mm

무급유 구조로 유지보수와 오염을 줄임

대안: 동일 8×10×10 mm 규격의 공식 슬리브 베어링호환: 8 mm 축, 10 mm 권장 공차 하우징 보어
8 mm 정밀 알루미늄 샤프트JSM-0810-10 베어링의 손목·관절 회전축AWMP-08igus2
샤프트 지름
8 mm
절단 길이 공차
1 mm

베어링 내경과 축 지름을 구매 단계에서 고정해 유격 오류를 줄임

대안: JSM-0810-10과 호환되는 공차 명시 8 mm 샤프트호환: JSM-0810-10 내경 8 mm, 조립 길이에 맞춰 절단 후 모따기
M3 소켓 헤드 캡스크루손가락 링크, 센서 브래킷, 손바닥 프레임 체결M3×10 JIS B 1176misumi40
호칭 나사 지름
3 mm
나사 피치
0.5 mm
기본 머리 지름
5.5 mm

표준 규격을 고정해 CAD 구멍과 조립 공구를 일치

대안: 동일 M3×0.5 규격의 추적 가능한 캡스크루호환: M3×0.5 인서트 너트, 2.5 mm 육각 렌치
M3 황동 열압입 나사산 인서트PC-CF 출력물에 반복 조립 가능한 M3 암나사 형성HTBI-M3-BRaccu-components40
외경
4.4 mm
길이
5.8 mm
권장 구멍 지름
4 mm

출력물 직접 나사 체결보다 반복 분해 조립의 재현성을 높임

대안: 동일 4.4×5.8 mm 규격의 M3 황동 열압입 인서트호환: M3×0.5 캡스크루, PC-CF 출력물 4.0 mm 파일럿 홀

FINAL BUILD

지능형 5지 로봇손 최종 제작 및 시험

제출물

평가 기준

  • 기구적 정밀도 및 작동성 평가
  • 실시간 제어 알고리즘 구현 수준
  • 계획 정지 후 정비·접근 전 물리적 전원 분리와 무전원 계측 절차의 문서화 완결성
  • 문서화(BOM, 도면)의 완결성
  • 시험 데이터 분석 및 성능 검증

안전 기준

  • 계획 정지 후 정비·접근 전 3개 절연 전원 어댑터를 물리적으로 분리하고 각 분기의 잔류 전압이 DC 전압 모드에서 1 V 미만임을 기록
  • 각 독립 전원 분기의 10 A 퓨즈 정격과 시간-전류 특성을 점검
  • 고정 지그에서 무부하 시험 후 단계적으로 파지 하중을 증가
  • 절단·드릴·텐던 장력 및 파지 시험 중 충격 방지 작업용 보안경 착용

RESEARCH LEDGER

근거 자료

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