안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 요즘은 로봇도 요리를 하는데 기계공학적으로 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.요리 로봇 기본원리를 나열해 보면1, 인공 지능 및 기계 학습 인공지능 / 기계학스 알고리즘 활용으로 다양한 요리레시피 / 기법을 배우고 이해2, 로봇공학 로봇공학 원리 사용으로 다양한 동작 가능' 로봇팔/ 손/ 그리퍼 등 부품을 통한 다양한 조리 도구 사용 및 재료 준비 등 요리과정 수행3, 센서 기술 센서기술 통한 모니티링, 정밀 조리 과정 수행, 음식 상태 실시간 감시4, 사용자 인터페이스 터치스크린, 음성인식, 스마트폰 앱 통한 요리로봇 명령/ 설정 변경5, 데이터베이스 및 연결성 인터넷 연결통한 레시피, 영양정보, 사용자 음식취향 등 데이터 베이스 엑세스로 사용자맞춤형 요리가능의 원리로 요리가 가능한데여기서 로봇공학 을 더 자세히 나열해 보면1, 로봇팔 로봇의 핵심요소로 여러개의 관절로 구성되고, 각 관절은 전기모터/ 기타 구동장치에 의해 구동함으로서, 정밀한 조작 가능2, 로봇 손 팔 끝에 위치하며 집게 또는 인공손가락 등 다양한 형태 조리도구 사용 및 재료 조작에 필요한 미세한 움직임 수행가능하도록 설계3, 그리퍼 로봇 손의 일종으로 대개 두개 이상 손가락 모양 부품으로 구성되는 로봇 손의 일종4, 센서 및 피드백 힘, 위치, 속도 등 정보 수집 센서를 통해 로봇 팔과 손 움직임을 제어하고 모니터링5, 제어 시스템 인공지능 및 기계학습 알고리즘과 함께 작동하여 팔, 손, 그리퍼 움직임을 조절 6, 프로그래밍 특정 요리과정을 수행하도록 사전에 프로그래밍 되어있거나, 사용자가 직접 명령을 내릴 수 있는 인터페이스 제공,7, 에러 처리 및 안전기능 로봇이 재료를 잘못 잡거나 조리도구 사용 시 문제 발생 경우 에러 감지하고 적절한 조치 가능 사용자 와의 안전한 상호작용 위해 과부하, 충돌감지 등 안전기능 제공등 의 기술 조합을 통하여요리 로봇이 만들어 지겠습니다.
기계공학
Q. 기계공학적으로 AI와 접목하는 경우가 많은가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계공학에서의 AI의 접목은로봇분야에서 가장 두드러 진다 할 수 있습니다.로봇의 센서 기술 발전과 병행하여 인공지능(AI) 기술의 발달은 로봇 기술을 혁신적으로 바꾸었습니다. 머신러닝 및 딥러닝 알고리즘을 통해 로봇은 환경에서 얻은 센서 데이터를 분석하고 이를 기반으로 학습하며, 새로운 상황에 적응할 수 있게 되었습니다. 이로써 로봇은 예측, 의사 결정, 문제 해결 등 다양한 고차원의 작업을 수행할 수 있게 되었으며, 기존에는 어려웠던 환경에서의 작업도 효과적으로 수행 가능해졌습니다.현대 로봇 기술은 센서와 인공지능 기술의 통합을 통해 더욱 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 자율주행 자동차, 의료 로봇, 서비스 로봇 등에서 센서와 AI 기술이 결합되어 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다. 또한, 협동로봇 기술도 발전하며 인간과 로봇이 협력하여 작업할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하고 있으며,관련된 주요 동향은 로봇 기술이 사회 전반에 더욱 광범위하게 적용되고 있는 모습을 보여주며, 미래에는 더욱 혁신적이고 지능적인 로봇 기술이 기대되고 있는 상황입니다.로봇공학은 주로 제조업에서 활용되어 자동차 산업과 전자 제품 제조에서 생산성 향상과 효율성을 도모하고 있습니다. 또한, 의료 로봇은 수술 보조와 의약품 제조에서 활약하며, 서비스 로봇은 호텔, 상점, 음식점에서 다양한 업무를 수행하여 서비스 산업을 혁신하고 있습니다. 물류 로봇은 창고에서의 이동과 재고 관리 등을 자동화하여 물류 프로세스를 최적화하고 경제적 이익을 창출하고 있습니다. 로봇 기술의 도입은 안전성과 생산성의 향상을 통해 기업의 경쟁력을 강화하며, 국가 경제에 긍정적인 영향을 미치고 있는 중입니다.
기계공학
Q. 재열제습시스템에서 재열, 제습 순서에 대하여
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일반적인 재열의 경우는냉방에서의 재열 과정을 거치게 되기에냉방에서의 재열을 말씀드려봅니다.우선 제습을 위해 냉방 코일의 노점온도 까지 내려야 하기에제습을 시행 한 후 재열을 하게되는데말씀대로공기 중 습도가 그만큼 제거 된 상태의 공기를 재열로 현열변화를 일으키는 것이 훨씬 효율적이기에제습이 먼저 시행 된 다음재열 코일을 통해 재열이 됩니다.부하계산 상으로 볼 때는습공기 선도상에서 실내공기 상태에서 외기 도입비율에 따른 현열비 선 SHF 선을 따라 내려가는 선이장치 코일의 노점온도와 만나야 전체적인 싸이클이 완성 되고코일 출구온도의 노점온도가 정해질 수 있기에SHF 선과 상대습도 95% 선이 만나는 점을 코일 출구온도로 볼 수 있지만은이게 외기의 습도가 너무 높아 현열의 비가 낮을 경우, 즉, SHF 선 기울기가 너무 급할 경우상대습도 95%선과 만나지를 않게되어 사이클이완성 되지 못하다보니실제 코일 출구노점온도와 SHF 선이 만날 수 있도록현열을 가하는 과정이 재열이기에실질적 과정은 냉각제습 후 재열이 원론적인 순서이긴 합니다.제습을 통해 수분에 의한 잠열의 영향을 덜 미치게 하려면말씀대로 제습 후 재열을 하는 것이 훨씬 효율적이겠습니다.
기계공학
Q. 자동차 엔진의 부속품은 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자동차 엔진 설계 및 제작은 다양한 단계가 필요한데요.나열해 본다면1. 요구 사항 및 명세 정의:엔진이 가져야 하는 성능, 크기, 연료 유형, 출력 등과 같은 요구 사항을 정의합니다.2. 기획 및 설계:엔진의 초기 개념을 기획하고 설계합니다. 이 단계에서는 CAD 소프트웨어를 사용하여 2D 및 3D 모델링을 수행합니다.3. 시뮬레이션과 분석:설계된 엔진 모델을 시뮬레이션하여 성능을 분석하고 최적화를 위한 수정을 진행합니다. 이 과정에서는 열역학, 유체 역학, 응력 해석 등의 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.4. 프로토타입 제작:설계가 완료되면 실제 부품을 제작하기 위해 프로토타입을 만듭니다. 이 단계에서는 CNC 기계를 사용하여 부품을 생산하거나, 3D 프린팅 기술을 활용하기도 합니다.5. 시험 및 검증:제작된 프로토타입 엔진을 시험하여 성능, 내구성, 효율성 등을 평가합니다. 이 단계에서는 실험실에서 동적 및 정적 시험을 실시하거나, 실제 자동차에 장착하여 도로 테스트를 할 수 있습니다.6. 디자인 개선 및 최적화:시험 결과를 바탕으로 엔진을 개선하고 최적화합니다. 이는 설계 수정, 재시뮬레이션, 부품 재제작 등을 포함할 수 있습니다.7. 생산 단계:최종적으로 검증된 디자인을 바탕으로 대량 생산을 위한 생산 라인을 설정하고 엔진 부품을 제작합니다.8. 품질 테스트 및 인증:생산된 엔진 부품에 대한 품질 테스트를 수행하고, 관련 인증 기구를 통해 안전 및 규정 준수 여부를 검증합니다.이러한 단계들은 상당히 복잡하며, 다양한 전문가들의 협업이 필요합니다. 기계 공학, 열역학, 자동차 공학, 소재 과학 등 다양한 분야의 전문가들이 이 과정에 참여하여 엔진을 설계하고 제작합니다.이런 과정에서 필요한 세세한 부품들은각각 전문기업생산 부품을 조달 받아 조립되는 과정이 있기도 하고엔진생산 업체에서 자체적으로 모든 공정에서 생산하여 조립하기도 하기에일단 시간이 대단히 많이 드는 공정입니다만최근 경우3D 프린터를 통한 부품 생산이 가능한 부분이 있기에관련된 생산 기한이 상당히 단축되는 면이 있습니다.
기계공학
Q. 작업공구 클램프는 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀하시는 클램프(clamp)는 공작물을 공작 기계의 테이블 위에 고정하는 장치 또는 손으로 다듬을 때에 작은 물건을 고정하는 데에 쓰는 바이스 등 물건을 조아서 움직이지 못하도록 고정시키는 모든 도구를 통틀어서 말하는데요클램프는 내부 압력의 적용을 통해 이동 또는 분리를 방지하기 위해 물체를 단단히 고정하거나 고정하는 데 사용되는 고정 장치로, 다양한 용도로 사용할 수 있는 다양한 유형의 클램프가 있습니다. 클램프 종류로는 새시 클램프(Sash Clamp), 스프링 클램프(Spring Clamp), 파워 클램프/공압 클램프(Power Clamp/Pneumatic Clamp), 토글 클램프(Toggle Clamp) 등이 있는데요.일반적으로 DIY 공작을 하든, 그 외 공작물을 제작 할 때 수동으로 고정하는 클램프 들은개인 용도에 따라 싸이즈 등이 다르기에일단 기본적으로 규격 제품들이 아닌 이상도면 제작 후 선반 밀링 등을 통해 커스터마이징으로 깎아서 제작되구요.이 외는 공장 대량 생산으로 제작됩니다.그외 CNC 공정 에서 가장 힘든 것이 부재의 고정인데일반 클램프 외에공압을 사용하여 자동으로 고정시키는 방식의공압클램프 사용이 많이 이용되는데요.공압클램프 같은 경우 잡아주는 고정 클램프 부분이 일반이 아닌 공압클램프 라야 하고솔레노이드 밸브 및 솔레노이드 밸브를 장착할 매니폴드 도 필요하게되는데이 부분들은 자동제어적인 부품들 이기에관련 생산 업체로 부터 따로 생산되어종합적으로 조립해서 공압 클램프가 완성되게 됩니다.