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로봇을 제작시 모터와 감속기가 매우 중요한 이유와 특징이 무엇인가요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.로봇제작 시 동력부(구동부) 와 그 구동을 얼마나 필요에 맞게 조절 하는가가 중요합니다.따라서 로봇의 구동부에서 동력을 1차적으로 생산하는 곳은 모터이고그 모터들이 담당하는 부분들이 필요로 하는 힘과 속도를 조절하는 것이 감속기 부분 되겠습니다.일반적으로 모터는 그냥 일정속도로 돌았다가 정지했다 밖에 안되겠지요.그 속도또한 너무 빠르다 보니 일반적인 상황에서 제어를 하지 않으면 사용이 불가합니다.일상에서의 예로들면에스컬레이터 에도 감속기가 설치됩니다.사람이 타고 다니는 에스컬레이터가 일반 모터 회전수대로 움직이면 사람이 못타겠지요?그 모터의 회전수 및 힘을 조절해주는 감속기가 장착되어 사람이 타는 속도로 맞춰줍니다.다시 로봇으로 와서로봇의 구동부는 모터와 감속기로 구성되는데서보모터 로봇에서의 모터는 보통 서보모터로 구성되고 이 모터들은 작고 강력하며 쉽게 프로그래밍 가능하며 움직임의 완벽한 반복성을 허용하는 모터입니다. ( 유럽, 일본이 기술력이 가장좋습니다.. ㅠㅠ, 한국은 아직 3년이상 기술격차가..)감속기모터에 결합 - 모터의 회전속도를 제어하는 기계적 변환장치하모닉감속기- 자고 가볍고 정밀한 다관절로봇/ 손가락 관절 등에 활용RV감속기 - 고출력 연속동력 전달에 주로 사용 로봇의 허리/ 어깨/팔꿈치 등 힘이 많이드는 대형 관절부위 활용특히 로봇에 있어서감속기는 모터의 빠른 회전속도를 조절/ 토크를 증가 시킴으로로봇의 관절과 기계장치들이 저속에서도 강력한 힘을 발휘할 수 있게 하고또한 더욱 정밀하고 효율적인 작동을 가능하게 하므로로봇에서 필수적 부품입니다.기본적으로 고속회전을 저속으로 변환하는 장치이기에로봇 관절이나 기타 정밀기계들이 더많은 부하를 견딜수 있고/ 더 정밀한 움직임 구현이 가능한데요.적절한 기어비 선택을 통해 설정됩니다.감속기에 있어서 내구성 과 부피또한 중요한데그에 따른 설계에 필요한 공간 감소/ 장치의 효율성 증대기계장치의 배치 효율성 증대 가능 등 유연성이 늘어납니다최근 화제가 되고있는 사이클로이드 감속기술등감속기 부분에서도 기술발전은 계속 진행중이나이 핵심기술은 소재 및 베어링/ 설계 가공 기술등이 포함되므로이또한 일본에 비해 상당히 부족한 상황입니다.결국로봇이 유연하고 정교해질 수록관절수가 많아지므로서보모터와 감속기 성능이 중요한데서보모터와 감속기의 기술에 따라그게 장착되는 로봇의 힘/ 정밀도/ 필요이상의 크기가 되지않고 적절한 크기 에서 최적의 성능을 내는 로봇의 제작이 가능하다 하겠습니다.
학문 / 기계공학
24.07.28
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인공지능(AI)의 발전이 현대 사회에 미치는 영향에 대해 설명해 주세요. 특히, 인공지능이 다양한 산업 분야에서 어떻게 활용되고 있는지 사례를 들어 설명부탁드립니다!
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.AI의 발전 속도는 저희의 상상이상입니다.주요 할용 사례를 나열해 보면의료질병진다 : 영상데이터 분석으로 암/뇌질환/심장질한 등 조기 진단맞춤치료 : 개인 유전자 데이터분석통한 만춤형 치료 제공의료 기록관리: 전자의료기ㅣ록 분석으로 효율적인 환자관리금융사기탐지 : 거래 데이터 실시간 분석통한 금융사기 방지투자전략개발: 학습 알고리즘 통한 주식/선물/채권 등 투자전략 개발비대면서비스 : 챗봇 등 발전으로 금융상담 제공전자상거래재고관리 : 수요예측 통한 효율적인 재고관리고객서비스 : 챗봇통한 24시간 고객지원이 가능추천 시스템 : 고객 구매이력/ 선호도 등 분석 알고리즘으로 맞춤형제품 추천제조스마트팩토리 : AI 통한 생산공정 자동화/ 효율 극대화품질관리 : 제품의 결함 등 실시간 감지/데이터 정리로 품질 관리유지보수 / 예방 : 설비 상태를 실시간 모니터링하여 고장 예측/ 예방자동차자율주행 : 기계학습/ 컴퓨터 비전 통한 자율ㅈ행차량 개발운전자 보조 시스템 : 충돌방지/ 차선 유지 / 자동 주차 등의 기능교통관리 : 교통데이터 분석 및 IOT 기술접목으로 교통흐름 최적화교육맞춤형 학습 : 학생 개인의 데이터 분석통한 맞춤형 학습제공자동 채점 : 각종 테스트/ 시험 등 채점을 자동으로해서 인간교육자 부담 경감교육컨텐츠 생성 : 인공지능통한 교육 컨텐츠 및 자료 등을 자동 생성농업병해충 예측 : 기후 및 병해충 발생 패턴을 빅데이터 분석하여 예측정밀 농업 : 빅데이터 분석통한 최적화 및 생산성 증대작물 모니터링 : AI로 컨트롤하는 드론과 센서들을 통한 작물 상태 모니터링 관리보안 및 감시위협 탐지 : 안면인식 및 위협탐지 알고리즘 통한 위험인자/인물 탐지통한 위험 미여에 방지.글로벌 불평등모든사회 계층이 접근할 수 있는 서비스가 아님특히 개도국은 접근할 수 없는 경우 증가로 인한 글로벌 불평등 심화 가능이처럼 AI 기술 발전은 다양한 산업에 혁신적 변화를 불러오고있고앞으로도 그 영향은 증가할 것입니다.AI를 활용한 생산성 증대/ 새로운 서비스 솔루션 창출 통해우리 생활은 더욱 편리하고 풍요로워 질 것입니다.AI의 영향은 광범위하고 복잡하며, 기회와 도전을 모두 제공합니다AI 기술 발전에 따라, 그것은 현대사회의 다양한 부분을 깊이있게 형성할 가능성이 큽니다.따라서AI 기술 의 지속적인 개발과 통합은그 윤리적/ 사회적/ 경제적 함축적 의미에 대한신중한 고려가 필요합니다.
학문 / 기계공학
24.07.28
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AI기술의 혁신 다음엔 어떤 기술의 등장이 기다리고 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로 AI 기술들 때문에 관련 기술주가 계속 약진 중입니다만그럼에도 불구하고 아직 AI 기술관련은 갈길이 멀지요말씀대로 어느정도 자리잡은 후(물론 계속 발전하겠지만)다음 기술들 이라면양자 컴퓨팅 유전자편집/ 생명공학블록체인로봇공학 및 자율주행기술생태학적 기술 / 지속 가능성클라우드 컴퓨팅/ 엣지 컴퓨팅나노 기술 등 이 있겠습니다.물론 이런 분야들이기존 일반적인 방법으로도 발전하겠지만결국은 AI의 발전이 없이는상당히 느린 속도로 진행되겠지요.결국 AI 발전이 따라주게되면나열한 모든 부분들의 발전 속도는비약적일것이라 생각됩니다.
학문 / 기계공학
24.07.27
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bldc 모터의 장점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.BLDC 는Brushless DC라는 말인데요그럼 부러쉬란?전자 부품 세계에서 "브러시"(brush)는 움직이는 부품에 지속적으로 전기를 공급하기 위한 접점을 말한다. 일반 DC모터(브러시드)를 뜯어보면 전자석으로 구성된 회전자쪽에 전기를 계속 공급하기 위해 마치 양손으로 축을 떠받들듯이 생긴 접점이 존재하는데 그 부품이 브러시이다. 브러시리스 모터는 이걸 뒤집어서 영구자석쪽이 회전자를 담당하기 때문에 브러시가 없이도 전자석에 전기를 계속 공급할 수 있는 것이다. 따라서 접점이 일으키는 마찰력으로 인한 동력 손실 및 마찰 자체로 인한 내구도 문제가 없는 장점도 가지고 있다. 비슷한 이유로 소음도 더 적다.그렇다면 모든 모터를 다 브러시리스로 만들면 될텐데 , 기존 브러시드 모터는 도대체 왜 존재하는가?? 브러시리스 모터는 브러시드 모터에서 회전자가 브러시와 접촉하면서 자동으로 발생하는 극성 전환 과정이 없기 때문에 직류전원을 넣는 것만으로는 회전하지 않는다(교류로는 가능). 결국 직류전원을 사용해서 회전을 시키려면 내장이든 외장이든 컨트롤러가 필요하다. 즉, 브러시드는 컨트롤러가 필요 없어 살아 남은 것이다그말은 컨트롤러 비용이 비싸서 나머지 모터들이 살아남았다믄 말입니다그러나 다른 모터들이당장 구매하기에는 쌀 수 있어도, 내구성이 발목을 잡아 오히려 유지보수 비용이 더 클 수도 있다는 점도 감안해야 할 뿐더러, 전자제어 기술은 날로 발전하고 있고 가격도 내려가면서 브러시리스 모터의 약점이었던 초기비용 문제는 갈수록 완화되는 중입니다일반 AC나 DC 모터에 비해 가격대가 10만원대 이상으로 다소 높은 편입니다. 그럼에도 소음이 확연히 적고 바람 세기가 강하며 발열이 거의 없으므로 오래 사용할 것이라면 초기비용이 좀 더 들더라도 무조건 BLDC 모터를 탑재한 선풍기를 구매하는 것이 좋습니다. 또한 일반적인 유도전동기 선풍기는 미풍이나 강풍이나 전력 소모에 큰 차이가 없지만, BLDC는 미풍에서 매우 적은 전력을 소모하기에장기적으로 사용에서 수리비 및 전력 소모까지계산해 보면 초기비용이 비싼것이 결국 비싼게 아니라결론적으로는 총비용이 싸다 볼 수 있겠습니다
학문 / 기계공학
24.07.27
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cnc가공의 원리를 알려주시면 감사하겠습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.CNC 가공은CNC 기계를 이용하여금속/ 목재/ 플라스틱 등 재료를절단/ 조각/ 밀링 / 드릴링 등 작업을 통해 원하는 형상으로 만드는공정입니다.이 과정은 CAD 도면을 기반으로 이뤄지며CAM(Computer Aided Manufacturing) 소프트웨어를 사용해 가공경로를 생성합니다.따라서CNC 가공은 높은 정밀도/ 반복성 을 제공하고복잡한 형상의 부품을 생산하는데 아주 적합합니다.CNC 작동 원리를 단계별로 나열해 보겠습니다.설계 및 프로그래밍첫단계는 CAD 소프트웨어를 사용, 가공될 부품 3D 모델을 설계합니다설계완료 후 CAM 소프트웨어로 가공경로를 생성합니다.가공경로에서 가공순서, 절단속도, 공구 경로 등을 설정합니다.G 코드 생성CAM 소프트웨어 는 생성된 가공 경로를 G-코드 형식으로 변환합니다G코드는 CNC 기계가 이해가능한 명령어세트로기계 이동경로, 속도, 공구변경 등 작업을 지시합니다CNC 기계 세팅G코드 세팅되면 이것을 CNC 기계에 로드하여 기계를 세팅합니다.이 과정에서 원재료를 작업테이블에 고정하고 공구를 장착하는 과정이 포함되지요가공 단계 시작기계세팅 완료 시, G코드에 따라 자동 가공이 시작되는데요CNC 기계는 X , Y , Z 축을 따라 정밀하게 이동하며각종 공구를 적용해서 원재료를 가공합니다.이 때 모든 공정은 컴퓨터에 의해 컨트롤 되기때문에높은 정밀도와 정확성/ 일관성을 유지하게 됩니다.품질 검사가공 완료 시 완성 부품을 품질검사하여, 설계대로 가공되었는지 검수합니다.CNC 가공의 장점정밀도 : 컴퓨터를 통한 제어로 가공하기에 정밀도/반복성/일관성 을 유지가능유연성 : 다양한 재료/ 형태를 가공 가능하여 여러분야에 적용자동화 : 컴퓨터에 의한 제어되는 자동화로 인건비절감, 생산성 향상 도모효율성 : 복잡한 형태 부품을 자동적으로 신속히 가공가능하기에 생산효율 증대★ 결론CNC 기계에 의한 CNC 가공은정밀하면서도 효율적인 가공이 가능하여현대 제조업에서 필수적인 기술이며다양한 산업 분야에 적용 및 사용 되는 기술/ 공정 입니다.
학문 / 기계공학
24.07.26
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cad를 이용하면 어떠한 부품까지 설계가 가능한가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 CNC 가공은CNC 기계를 이용하여금속/ 목재/ 플라스틱 등 재료를절단/ 조각/ 밀링 / 드릴링 등 작업을 통해 원하는 형상으로 만드는공정입니다.이 과정은 CAD 도면을 기반으로 이뤄지며CAM(Computer Aided Manufacturing) 소프트웨어를 사용해 가공경로를 생성합니다.따라서CNC 가공은 높은 정밀도/ 반복성 을 제공하고복잡한 형상의 부품을 생산하는데 아주 적합합니다.말씀하시는 자동차 기어등의 제작은 대부분 CNC 가공으로 이뤄지며과정 자체가 CAD 도면을 기반으로 이뤄지기 때문에도면작성의 세밀함과 정밀도 만큼제작이 가능하겠습니다.구조가 너무 복잡하여 CNC 가공으로 불가한 경우의 구조체라면3D 프린팅에 의한 가공이 이뤄지겠으나그 이외의 대부분 제작은CAD 도면과 CAM 을 통한 가공 조건 순서 경로 등을 생성하여 제작가능합니다.
학문 / 기계공학
24.07.26
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기계공학 관련 과를 졸업하면 반도체 산업에서는 어떤 일을 하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.패키지개발,인프라기술,기구개발 쪽으로 보통 가게됩니다공정설계 / 공정기술도따로 공부하면 참여가능하고.CAE시뮬레이션으로소자 구조해석 하는 것도 좋습니다.또한 기본적으로재료역학적 부분에서기계공학도들 역할 이 필요한 부분은반도체 불량을 줄이기 위해재료적 부분에서 보완을 해내야 하는부분인데웨이퍼 파손열이나 응력이 반복적으로 가해질 때residual 응력이 남고. 이게.반복되어fatigue 이론에 따라 웨이퍼가 박살나기도함크렉배선 공정에서 컨텍과 컨텍 사이 거리가 가깝게되면 단위면적당 가해지는 스트레스 크기가 커지기 때문에 크략발생 위험이 커지고추가로 열팽청계수가 차이나는 두 재질이 잡착되어 있는 상태에서고온 열공정을 진행할시 열팽창차이에 의해크렉이 발생하기도 함Warpage웨이퍼가 평면이안되고 말안장모양으로구부러져 있는 상태로열팽창계수 차이로 발생허기도하고각기다른 재질이 결합되어 있는 형태기때문에웨이퍼 위치별 변형량 차이에따라 발생이런 각종 재료적 부분의 문제해결을 위해기계공학도의 역량이 필수적 이라 하겠습니다
학문 / 기계공학
24.07.26
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어제 회사에서 스마트팩토리 관련 실무회의를 하는도중에..
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.스마트 팩토리 라는게설계, 개발, 제조, 유통 등 다양한 분야의 생산과정에 정보통신기술(ICT)을 적용하는 지능형 생산공장이다보니데이터 관련 용어가 많은데요.PLC(설비제어장치), SCADA(생산제어시스템), MES(제조실행시스템),ERP/SCM/PLM(재무/회계중심 전사관리, 연구개발 수요예측/생산 계획관리/원자재,제품 재고중심관리)WMS(창고관리시스템)QMS(품지관리 시스템)등이 유기적으로 연결되어 스마트 팩토리 솔류션으로 나오는 곳이 많습니다.이 모든 데이터들을 빅데이터 기술 기반으로 해서분석 및 스마트팩토리를 구축/운영 할 수 있도록 표준화 하여개별 관리되던 공정 데이터를 하나의 프레임 워크로 통합/집적 되도록 하여데이터 표준화 과정을 하여스마트 팩토리 구성 할 수 있도록 하는것이 데이터 플랫폼이라 하겠습니다.일단 PLC( Programmable Logic Controller)는자동차, 전자 등 불연속 공정에 주로 적용되는 제어기기로릴레이 시퀀스 제어를 원활하게 수행하기 위해반도체 기술 발전과 함께 자동차 조립라인 등불연속 제어에 사용할 새로운 제어장치가 개발된 것이 개발동기인데요시퀀스 제어 로직을 운영하기 위한 장치로사용자가 프로그램한 로직을 통해 장치를 운전함으로, 단독운전이 가능하며 기술발전으로 통신기능이 강화되었습니다.PLC 데이터 관련해서효율적 생산관리를 위해 PLC 데이터가 기록 되어야하는데PLC 데이터기록은 MES 시스템과 PLC 컨트롤러 간 통신 데이터에 대한 기록을모두 저장하는 것입니다.이 때 매 사이클마다의 설비의 측정 데이타, PLC 데이타를 기록하기에어떤 사이클로 진행되는 지,전반적 공정에 대한 파악에 도움이 됩니다.IBA 데이터라 함은소위 말하는 이바 시스템이라는 스마트팩토리 전문 데이터 관련 회사의 분석 시스템 데이터로 보면 됩니다.IBA 시스템은측정된 데이터에 대한수집, 기록, 분석, 재해석 등에 필요한하드웨어 및 소프트웨어로 구성된데이터 수집장치 및 분석 툴 입니다.다양한 규모의 데이터, 다양한 어플리케이션 까지 합해서 시스템을 구성가능하고수천개 데이터를 한번에 수집가능한 서버까지 구축할 수 있는 시스템으로스마트 팩토리 구성에있어 유명한 시스템입니다.그 시스템으로 부터 제공되는 데이터를IBA 데이터라 하겠습니다.
학문 / 기계공학
24.07.26
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보일러검사를 기안내에 하지 못할 경우 연기신청이 가능한가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.에너지 관리공단에 검사연기신청을 하시면 되는데요.사정이 있어서 연기신청을 하는 경우는보일러 검사 유효기간 만료일 전에 하는 데유효기간이 9월 이후라면연기사유가 타당할 경우에 4개월까지 연기가 가능하고요유효기간이 9월 이전이라면연기신청하면 12월 31일 까지 연기가 가능한 것으로 알고 있습니다.
학문 / 기계공학
24.07.26
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3D 프린터로 어디까지 활용이 가능할까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.우선 3D 프린팅은다양한 소재를 사용 가능한데요재료를 나열해 보면3D 프린팅 소재플라스틱금속(알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄 등)레진(광경화성 레진)세라믹식물성 소재 (나일론, 섬유 등)바이오 소재설탕등의 재료가 있으며, 외 에도 기술발전에 따라 신소재들이 계속 개발되고 있습니다.3D 프린팅 적용분야제조 및 제품개발제품개발 초기단계에서 프로토 타입 제작을 빠르고 비용효율적으로 수행하는 기술로 활용됩니다.디자인 시험/검증 및 수정이 필요할 시 쉽게 반영항공우주 자동차 산업경량화/ 구조적 최적화를 통해 항공기 및 자동차 부품 생산을 효율적으로 개선합니다.복잡한 형태 부품을 제작가능하여, 성능향상/연료 효율성을 도모합니다의료분야맞춤형 의료기기, 인공관절, 심장밸브 등을 제작가능하고 , 외에도생체조직 프린팅 통하여 조직공학/ 장기 이식 분야에도 활용연구 및 교육물체의 시각화 및 실제 제작과정을 체험가능하여 system 교육에 유용하게 활용, 학습동기 증진합니다.예술 및 디자인고유하고 복잡한 작품을 출력가능하기에, 조형/ 조각/ 장식품 등 다양한 창작활동에 활용됩니다.식품산업특별한 모양이나 디자인의 음식을 제작, 음식 질감과 맛을 개선하는 분야까지 연구 진행건설 및 건축구조물의 프로토 타입을 제작하며, 새로운 디자인 및 재료를 실험하는데 사용.이 외에도 의류제작, 보석디자인, 공공예술 등 다양한 분야에 혁신적으로 적용되고 있습니다. 기계공학에의 3D 프린팅 기술 적용위에 나열한 바와 비슷합니다만프로토 타입 개발의 가속화기존 제조공정에서 수주가 걸리던 프로토타입 제조공정을 , 몇시간 내로 가능하게되어,디자인 과정의 시행착오를 줄이고, 제품 개발 속도를 가속화 시킵니다. 복잡한 디자인의 실현기계공학자들이 기존 제조방식으로는 불가능 했던 혁신적인 구조의 디자인을 실현가능합니다.3D 도면만 작성된다면 적층식으로 구조가 출력되다보니기존 밀링이나 선반 방식의 절삭방식으로는 결코 불가능 하던 구조의 디자인이 실현됩니다.맞춤형 제조 가능성개인화된 제품 / 특수한 요구사항을 지닌 부품을 저렴한 비용으로 제작가능기존 방식들은 금형에 의한 사출이나 일일이 절삭을 통한 제작에 의해시간/ 비용이 많이 들어 개인 맞춤이 불가했으나, 이제는 소비자가 원하는 소량이라도 도면만 제출된다면빠르고 비용 적게 바로 제조가 가능합니다
학문 / 기계공학
24.07.25
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