프로그램과 3D프린팅으로 움직이는 기계를 만들어봅시다.

Disney Research, ETH와 MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory의 연구자들이 함께 개발한 프로그램을 소개해볼까 합니다.

 

우리가 원하는 어떠한 물리적 움직임을 디자인하고 만드는 것은 해보신 분들은 아시겠지만 높은 공학적 기술이 필요합니다. 하지만 디즈니 리서치에서 개발한 소프트웨어를 사용하면 기계적 움직임을 비교적 손쉽고 간단하게 만들 수 있다고 하네요.

 

일단 동영상 하나 보시겠습니다.

 

 

동영상을 보시면 아시겠지만 우리가 움직이고 싶은 부분을 기어나 구동부와 연결할 때 이것이 실제로 어떻게 움직일 것인가를 시뮬레이션해주는 프로그램입니다.

 

디자이너들은 연결식으로 되어있는 기계적 캐릭터를 프로그램에 입력하고 움직임을 나타내고자 하는 부분을 선택을 해준뒤 이 부분이 어떤식으로 움직일지를 곡선으로 그려주면, 프로그램은 최대한 디자이너가 그리고자 하는 곡선이 되도록 기어와 구동부를 조절해줍니다.

 

 

위 그림에서 회색선은 기어가 작동시 빨간 점의 움직임을 나타낸 것입니다. 빨간색 선은 디자이너가 지정하는 움직임으로, 프로그램에서 기어간의 위치나 연결되어있는 막대를 조절하여 최대한 빨간색 선의 움직임을 나타낼 수 있도록 시뮬레이션 해줍니다.

 

 

기어의 위치를 조절하면 연결되어있는 막대의 끝점의 움직임을 위 그림처럼 바꿀 수 있습니다.

 

 위의 내용을 종합하여 기계적 움직임을 표현하는 캐릭터를 만드는 과정은 다음과 같습니다.

움직임을 나타낼 캐릭터를 입력하고 움직임을 나타낼 부분과 기어박스를 선택합니다.

 

 

 

우리가 원하는 움직임을 선으로 그려줍니다(빨간선). 

위에서 지정한 움직임을 나타낼 수 있는 메카니즘을 보여주는 기어가 선택됩니다.

이와 동시에 다른 부위도 움직임을 보일 수 있도록 부가적인 기어들이 선택됩니다. 즉, 가장 오른쪽 노란색 기어만 움직여도 나머지 기어들이 움직여서 우리가 원하는 움직임을 캐릭터가 구현할 수 있게 시뮬레이션됩니다.

 

주로 움직임을 보이는 부분 뿐만 아니라, 이 부분이 움직임으로서 필연적으로 움직이게 되는 부분을 지탱해주는 부분이 만들어집니다(무릎부분 등).

 

 

 

3D 프린터를 이용한 3D 프린팅으로 캐릭터와 구동 부분을 실제로 만들어내어 완성합니다.

 

 

 

이와 같은 과정을 거쳐서 만들어진 작품들은 다음과 같습니다.

 

 

 

 

 

 

 

위 캐릭터는 Bernie라는 캐릭터인데요, DC 모터와 배터리팩을 장착하여 단독으로 움직임을 나타내어 걸어갈 수 있도록 만들었다고 하네요.

 

 

 

 

위의 캐릭터는 전갈의 모습을 나타낸 스콜피오(Scorpio)라고 합니다. 왼쪽에 보시면 각각의 다리가 단독으로 어떻게 작동하는지를 볼 수 있습니다.

 

이 프로그램을 사용한다면 3D 모션을 전문적으로 공부하지 않은 사람들이라도 비교적 손쉽게 자신이 원하는 움직임을 구현해볼 수 있고, 자신이 만든 기계적 캐릭터를 3D 프린터를 통한 3D 프린팅으로 실제로 만들 수 있어 아이디어를 구현하는 데 큰 도움이 될 것으로 생각됩니다.

 

더 나아가 위의 Bernie처럼, 자체적으로 모터나 서보 그리고 배터리를 장착함으로서 단독으로 작동되는 로봇을 만드는 데에도 큰 도움이 될 것으로 생각됩니다.

 

안타까운 점은.. 이 프로그램이 아직 공개가 안되었다는 것인데요. 디즈니리서치에 프로그램을 얻을 수 있는지 여부를 여쭙는 메일을 보냈으나 아직 답변이 없네요. 그리고 계속 구글링으로 뒤졌지만.. 프로그램을 얻을 수는 없었습니다.

 

프로그램이 공개되서 자신만의 로봇이나 자신만의 메커니즘을 실제로 구현하고픈 사람들에게 큰 도움이 되었으면 좋겠습니다(저를 포함해서요).

 

자세한 내용을 더 알고 싶으신 분들은 http://www.disneyresearch.com/project/mechanical-characters/ 에 방문하세요. 발표된 paper도 다운로드 가능합니다.