안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 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.
기계공학
Q. 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.
기계공학
Q. 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.
기계공학
Q. 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
기계공학
Q. 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.