전기, 공학?, 기계 관련질문입니다.

안녕하세요 저는 미대 다니는 대학생입니다.

졸업작품을 만드는중에 막힌 부분이 있어서 이 앱을 깔게 되었는데요.

조형작품을 만드는데, 사람이 다리를 떨고 있는 움직이는 작품을 만들어야 합니다.

그런데 대체 어떻게 다리를 떨고있는 모습을 만들어야 할지.. 너무 모르겠어서 질문 남깁니다.

중요한 포인트는 실제 다리를 떨듯이(실제로 한번 다리를 떨어보시길 권합니다) 빠른속도로 좌,우가 아닌 상하로 다리를 움직여야 하구요. 작품이라는 특성상 기계의 장치가 밖으로 보이면 안됩니다.

작품의 다리는 우레탄폼(스티로폼)과 내부는 플라스틱 만과 철사로 안쪽은 비워져있구요. 크기는 실제 175cm정도 되는 남자정도 이고 자세는 의자에 앉아있지만 평균적인 의자 보다는 조금 낮은 의자 이기에 엉덩이 보다 무릅 관절아 조금 높아 있는 형태입니다.

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(넘겨도됨)

제가 생각한 결과로는 발목,무릅,골반에 움직이는 관절을 만들어서 다리 내부의 빈 공간을 통해 발 뒷꿈치에 와이어를 연결합니다. 그 와이어는 골반으로 연결되있으며, 그 와이어를 빠른 속도로 움직이면 자연스러운 다리 떠는 움직임이 나오지않을까 싶습니다. 다만 모터를 이용해서 좌,우로 움직인다면 다리를 떠는게 느려질거라 생각하고 속도를 빠르게 한다면 내부의 열때문에 문제가 되지않을까 싶습니다. 골반으로 연결된 와이어를 프로펠라같은 장치로 계속 들어올리다가 놓치는 형태라면 어떨까 싶지만... 이 역시 저의 부족한 지식으로는 무리인것같습니다..

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챗GPT를 사용해서 대화를 해봤지만, 너무 퀄리티가 낮은 답변이고, 이런 기계분야에서는 전혀 지식이 없다보니 혼자서는 힘들어 질문 남깁니다. 부디 관련 종사자이거나 지식이 있는 분이라면 도와주세요..

3개의 답변이 있어요!

  • 전공이 미대생이시라면, 너무 복잡하게 생각하지 않으셔도 되지 않을까 생각합니다. 실제로 다리떨기를 구현할 경우 산업용 로봇처럼 관절을 다 움직이고 이럴 필요는 없을 것 같습니다.

    가장 쉬운 접근은 휴대폰 진동 모터를 크게 만드는 원리 입니다. 작은 DC 모터 축에 무게추를 한쪽으로 치우쳐 달게되면 모터가 돌면서 계속 진동이 발생될 수 있을 것 같습니다. 이 진동을 허벅지나 종아리 내부에다가 넣으면 실제 다리를 떠는 것과 비슷하게 움직임이 나올 것으로 생각됩니다. 와이어 연결하고 이러면 제 개인적으로는 고려할 것들이 많아져서 난이도가 올라갈 것 같아요.

  • 안녕하세요. 고한석 전문가입니다.

    다리 떨기 동작의 핵심은 "발 앞꿈치를 축으로 발뒤꿈치가 상하로 빠르게 진동"하는 것이라, 복잡한 다관절 구조보다 단순한 편심 캠(Eccentric Cam) 방식이 훨씬 효과적입니다.

    추천 메커니즘 — 편심 캠(크랭크) 방식
    모터 축에 중심이 어긋난 원형 디스크(편심 캠)를 달면, 모터가 회전할 때 연결된 로드가 자동으로 상하 왕복운동으로 변환됩니다. 이 로드를 발뒤꿈치 안쪽에 연결하면 발목을 축으로 뒤꿈치가 위아래로 빠르게 튀는 동작이 자연스럽게 구현됩니다. 자전거 페달 원리와 동일하고, 구조가 단순해서 작품 내부(의자 아래나 골반 안쪽)에 완전히 숨길 수 있습니다.

    모터 선택과 발열 문제 해결
    소형 DC 기어드 모터(12V, RPM 조절 가능)를 사용하면 다리 떠는 속도(보통 초당 3~6회)를 쉽게 맞출 수 있고, 기어드 모터는 저속 고토크라 발열이 거의 없습니다. 모터를 골반 또는 의자 시트 아래에 숨기고 로드만 다리 내부로 통과시키면 외부에서 기계 장치가 전혀 보이지 않습니다. 와이어보다 딱딱한 얇은 금속 로드(푸시풀 방식)가 상하 힘 전달에 훨씬 정확하고 내구성도 좋습니다.

    관절 구조는 최소화하는 게 좋습니다
    발목 관절 하나만 힌지(경첩) 구조로 만들고 나머지 무릎·골반은 고정해도 실제 다리 떠는 동작처럼 충분히 보입니다. 실제 다리 떨기도 무릎 전체가 크게 움직이는 게 아니라 발뒤꿈치가 짧게 튀는 동작이 반복되는 것이기 때문에, 관절을 많이 만들수록 오히려 동작이 부자연스럽고 고장 확률만 높아집니다.

  • 안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

    작품의 다리가 실제 다리 떨듯이 빠르고 위아래로 움직여야 하니까, 우선 모터로 상하 진동을 만드는 방식을 생각해보는게 좋습니다. 모터에 편심추(불균형 추)를 달면 회전할때 진동이 생기는데, 이를 활용하면 작은 상하 진동을 효과적으로 구현할수있습니다. 와이어를 이용해 골반에서 발목까지 뻗는 방식도 좋지만, 복잡해지고 속도나 열 문제도 생길수있거든요

    내부가 보여서는 안되니까 다리 안쪽 공간에 이진동 장치를 숨기고, 철사나 플라스틱을 통해 진동이 다리를 타고 전달되도록 하면 자연스러운 움직임이 될 수 있습니다. 진동 강도를 조절하려면 모터 속도를 제어하거나, 여러 개의 소형 모터를 분산 배치하는 방법도 고려해 보세요

    그리고 실제 다리 떨림은 불규칙하면서 빠른 상하 움직임이기 때문에, 일정하지 않은 펄스 신호를 주거나 진동 양을 무작위로 약간 변화시키면 더욱 자연스러워집니다.

    기계 설계에 얽매이지 않고, 진동원리를 중심으로 간단하면서도 효과적인 메커니즘을 만드는게 핵심입니다.