3D프린터로 화성탐사로봇 큐리오시티 로버(Curiosity rover) 만들기.

큐리오시티 로버(Curiosity rover)는 2011년 11월 26일 발사된 후 2012년 8월 6일 화성에 착륙한 화성탐사로봇입니다.

그로부터 3년 넘게 화성에서 홀로 지내며 화성에 대한 정보를 보내주고 있는 고마운 로봇인데요. 저는 이 화성탐사로봇의 이름을 처음 들었을 때 신기해했던 기억이 납니다. 화성탐사로봇의 이름이 Curiosity, '호기심'이라니.. 얼마나 화성에 대해 궁금하고 이를 알고자했으면 이름을 '호기심'으로 지었을까요ㅎ 이해가 갑니다.

위와 같은 구조로 구성되어있다고 하는군요. 알아볼 수 있는 것은 cam 정도네요-_-;;

2015년 8월, 나사(NASA)에서는 3D프린팅이 가능한 화성탐사로봇 큐리오시티 로버의 3D 모델링 파일들을 공개했습니다(http://nasa3d.arc.nasa.gov/detail/mars-rover-curiosity). 즉, 3D프린터를 가지고 있는 사람이라면 누구나 화성탐사로봇인 큐리오시티를 3D프린팅할 수 있다는 것이죠. 평소 이 큐리오시티에 관심을 갖고 있었던 저는 바로 냉큼 다운로드받아 출력을 시도하기 시작했습니다.

이 파일안에는 Detailed Curiosity Model (Large), 즉 좀더 디테일하고 큰 3D 모델과 Simplified Curiosity Model (Small), 즉 단순화되고 작은 3D 모델이 함께 들어있습니다. 파일 안에는 어떻게 출력을 하고 어떻게 조립을 하는지 안내서까지 모두 포함되어있습니다.

이런 식으로 말이지요.

일단 조립식이기 때문에 한가지 고민에 빠졌습니다. 조립식이라 하면 각각의 부품들이 딱딱 맞아떨어져야 하는데, 그러기 위해서는 제가 가지고 있는 3D프린터인 프린터봇 플러스(Printrbot Plus)의 수치 교정이 완료되어야 한다는 것이지요.

이를 위해 일단 이전에 제가 썼던 다음 링크들의 calibration 방법들을 이용하여 수치 교정을 하기로 했습니다.

프린터봇 심플 교정(calibration) 하기
프린터봇 메탈 플러스 캘리브레이션하기

수치 교정 후 잘 되었는지 확인을 위해 볼트와 너트를 출력한 후 잘 조립되는지 확인하기로 했습니다.

일단 출력을 하고..

볼트와 너트를 조립해보니 나사선을 따라 잘 들어갑니다. calibration 전에는 사실 어느 부분에서는 꽉 끼어버리는 현상으로 조립을 하지 못했었지요.

하지만 calibration 후 이렇게 끝까지 잘 맞아들어갑니다.

여러 개의 너트를 조립해도 되구요.

이 정도면 큐리오시티 로버를 조립할 수 있겠다 싶더군요. 그래서 출력을 시도해봅니다.

일단 본체의 출력을 위해 집에 있던 흰색의 PLA 필라멘트를 이용해서 적층높이 100마이크론, 출력속도 45mm/s, 핫엔드 온도 200도, 히팅베드 온도 50도로 세팅 후 출력을 시작했습니다. 제 블로그의 글들을 보신 분들은 아시겠지만.. 노즐 막힘(clogging) 증상으로 출력하는데 얼마나 애먹었는지 모릅니다;; 세팅하고 또 세팅하고 세팅하고.. 물론 해답은 올리브오일이었지만요-_-

위와 같이 본체를 출력합니다. 본체를 모두 출력하는데 대략 16시간정도 걸렸습니다.

본체에 위 사진처럼 둥글게 뭔가가 붙어있었는데요, 저것은 나사가 공개한 3D 모델링 파일에 원래 포함된 것으로 브림(brim) 역할을 해준다고 생각하면 됩니다. 나중에 제거해버리면 되지요.

그 다음에는 큐리오시티 각각의 부품들을 연결해주는 부품들을 출력합니다. 아아.. 저 실같은 찌꺼기들.. 언제 한번 크게 손봐야할 것 같습니다. 저때는 노즐 막히는 것 때문에 정신이 나가버려서 출력만 되도 감지덕지였지요. 본체와 같은 세팅으로 출력했으며, 출력완료까지 대략 12시간정도 걸렸습니다.

그 다음에는 연결핀들과 바퀴 허브(hub)을 출력합니다. 이때는 올리브 오일을 이용해서 노즐 막힘을 어느정도 해결한 상태라서 그때까지 출력에 성공하지 못했던 Colorfabb의 Ultramarine 색의 PLA/PHA 필라멘트를 이용하여 출력했습니다. 적층높이는 100마이크론, 출력속도는 60mm/s, 프린팅 온도는 200도, 히팅베드 온도는 50도로 세팅 후 출력했습니다. 출력완료까지 3시간 반정도 걸렸으나 허브 중 하나가 탈조되어 추가적으로 뽑느라 대략 4시간 정도 걸린 것 같군요.

본체에서 본 것과 같은 둥그런 구조물들이 붙어있습니다. 나중에 다 떼줍니다.

마지막으로 출력할 부품은 휠(Wheel)입니다. 생각같아서는 닌자플렉스로 뽑고싶었으나 그건 나중에 풀세팅 후 시도해보기로 하고 일단은 colorfabb의 standard black PLA/PHA 필라멘트를 사용하여 출력했습니다. 출력세팅은 앞의 연결핀과 허브를 출력할 때와 동일하게 세팅했으며 출력완료까지 대략 7시간 반정도 걸렸습니다.

큐리오시티의 모든 부품을 출력한 뒤 한데 모아본 모습입니다. 꽤 많죠?

이제 조립을 시작해봅니다. 휠과 허브를 조립해야하는데요, 휠 부분을 자세히 보시면 위 사진에서 화살표로 표시된 것처럼 약간 볼록 튀어나온 부분이 있습니다. 이 부분까지 허브를 밀어서 넣어주면 저 볼록 튀어나온 부분에 탁 걸립니다.

그래서 이런 식으로 조립이 되게 되지요.

조립 설명서에 나온 것처럼 여러가지 부품에 위 사진처럼 연결핀도 장착하구요.

각각의 부품들을 연결핀들을 이용하여 연결한 후..

바퀴를 연결해주면 이와 같이 큐리오시티의 다리(?)가 완성되게 됩니다.

완성된 다리들과 기타 부속품들을 본체의 연결 부분에 위와 같이 연결하면..

짠! 3D프린터로 만들고 조립한 화성탐사로본, 큐리오시티입니다.

전체적으로 이렇게 생겼구요, 꽤 큽니다. 대략 가로세로 20cm정도 되요.

디테일한 버전으로 3D프린팅해서 그런지 꽤나 디테일합니다(?!).

이게 바로 APXS & MAHLI입니다. 그게 뭐냐구요? 저도 몰라요;; 이 앞쪽에 있는 팔에 장착된 이 부분을 이용해서 화성의 표본을 채취한 후 본체에서 여러 분석을 할 수 있다는군요.

이렇게 앞쪽의 팔을 펼 수도 있습니다. 연결핀을 이용해서 그런지 자유도가 꽤 있습니다.

큐리오시티의 카메라 부분입니다. 이 카메라로 화성의 표면을 촬영할 수 있다는군요.

카메라 부분 역시 360도 돌아갑니다.

이 부분은 RTG(radioisotope thermoelectric generator)라는 부분이라고 하는데요, 요게 뭐냐면 방사성 동위원소로부터 전기를 생산하는 발전기라고 하는군요. 즉, 큐리오시티의 밥줄이라는 뜻이죠.

큐리오시티의 바퀴 부분입니다. 이게 참 앙증맞은게 말이죠..

요렇게 돌아갑니다ㅎ

그리고 휠 자체도 돌아갑니다. 바퀴가 돌아간다는 것을 표현하고 싶었으나.. 사진으로는 표현이 잘 안되었군요ㅠ

그리고 바퀴의 연결부분이 자유도가 있어 위와 같이 앞쪽 바퀴를 장애물에 올려놓아도 아래쪽 바퀴들이 땅에 닿습니다. 즉, 험난한 지형도 잘 통과할 수 있게 디자인했다는 뜻이죠ㅎ

오늘은 화성탐사로봇인 큐리오시티를 3D프린터로 출력후 조립해보았습니다. 사실 오늘이라고 했지만 총 걸린 시간은 대략 3주 정도 걸렸군요. 좀더 3D프린터를 매만진후 나중에 좀더 크게 출력해보고싶군요. 실제 움직이는 큐리오시티도 만들어보고싶구요. 이런 가능성을 열어주는 게 바로 3D프린터의 매력 아닐까요?ㅎ

이제까지 메이드인네버랜드였습니다~!