저는 로봇을 만들 때 로봇이 활약하는 상상을 하고, 여러 사람과 함께 그 상상을 하나로 모으는 아이디어 회의를 합니다. 제가 지금까지 만든 로봇의 종류를 세어 보니 이십 가지 종류가 넘는데요. 이 로봇들의 시작은 언제나 아이디어 회의였습니다. 그래서 우리가 같이 만들 휴머노이드 로봇 앨리스도 아이디어 회의로 시작해 보려고 합니다.
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앨리스의 모터와 모터를 잇는 프레임을 3D CAD에서 대략적으로 간단하게 만드는 과정을 개념 설계라고 하는데요. 로봇 설계는 1단계로 개념 설계를 하고, 2단계로 필요한 부품들을 넣는 등 좀 더 구체적으로 만드는 기본 설계를 합니다. 그리고 마지막으로 실제 제작을 위해 꼼꼼하게 설계하는 상세 설계까지 3단계를 거칩니다.
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우리는 앨리스의 팔을 만들기 위해서 일단 6 자유도를 기본으로 설계하려고 합니다. 6이라는 숫자는 로봇에게 있어서 중요한 숫자입니다. 삼차원 공간에서 모든 곳에 모든 방향으로 닿을 수 있는 최소의 숫자가 6이거든요. 6보다 작은 자유도를 가진 팔으로는 닿을 수 없는 공간이나 방향이 생기게 됩니다.
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앨리스는 초등학교 고학년 학생과 비슷한 135cm 키의 로봇이고, 허벅지와 종아리의 길이는 각각 25cm, 발목 길이가 7.5cm입니다. 앨리스의 몸무게를 30kg 목표로 설정했으니 무릎의 토크는 스쾃 동작에서 몸무게를 들어 올릴 수 있도록 설정하면 되겠습니다. 몸무게 30kg에 허벅지 길이 25cm를 곱하면 무릎의 토크가 나오겠네요. 즉 30kg_0.25m=7.5kgf.m의 토크가 필요합니다. 표준 토크 단위인 뉴턴 미터로 환산하면 대략 73.5Nm의 토크가 필요합니다.
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배터리에 대한 기본 지식을 쌓았으니 이제 본격적으로 앨리스의 배터리를 선정하겠습니다. 제일 먼저 정해야 하는 것은 배터리의 전압입니다. 단위는 볼트(V, Volts)입니다. 모든 전기 기기는 사용할 수 있는 전압이 미리 정해져 있습니다. 가정용 전기 제품의 경우 한국에서는 220V의 전기 제품만 쓸 수 있고, 미국에서는 110V의 제품만 쓸 수 있습니다. 보통 노트북은 9V, 12V, 15V 등의 전압을 쓰고, 스마트폰은 주로 3.7V를 씁니다. 우리도 앨리스가 쓰는 전압을 정해야 하는데 일단 14.8V로 선택하겠습니다.
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결론적으로 앨리스가 물건의 종류를 구분하고, 사람을 알아보고 말을 잘 듣게 하려면 우리가 열심히 데이터를 모아야 합니다. 그리고 데이터가 너무 많이 필요해서 혼자 모으기 어렵다면 다른 사람들과 공유하면 좋겠죠. 그리고 앨리스가 열심히 공부할 수 있도록 좋은 환경을 만들어 주면 좋겠네요. 그렇게 우리는 앨리스가 똑똑해질 수 있도록 앨리스의 좋은 선생님이 되어야 합니다.