로봇 프로토타이핑 흔한 실수 5가지와 전문가 팁

로봇은 인간의 노동을 대체하거나 인간이 수행할 수 없는 작업을 수행할 수 있는 고도로 복잡하고 과학 중심의 기계입니다. 수년간 다양한 로봇 시스템이 개발되어 적재, 측량, 산업 현장 제어 등에 활용되어 왔습니다. 로봇 개발자가 시장에서 경쟁력을 갖추려면 개발 속도를 높여야 합니다. 그렇기에 우수한 설계자가 성공하기 위해 반드시 숙지해야 할 필수 영역이 바로 신속 로봇 프로토타이핑입니다. 여기 초보자가 흔히 저지르는 로봇 프로토타이핑 실수와 이를 피하는 조언을 정리했습니다.

WayKen은 기능성 프로토타입 제작을 통해 CNC 가공, 우레탄 캐스팅, 신속 금형 제작으로 아이디어를 검증하고 제품을 평가할 수 있도록 지원합니다.

과도한 설계 (Overdesigning)

설계자는 완벽주의자라 자신의 발명품이 기능적이면서도 보기에 아름답기를 바랍니다. 하지만 신속 프로토타입에도 같은 잣대를 들이대곤 합니다. 로봇 케이싱의 복잡하고 세밀한 표면을 모두 설계하면, 프로토타입 제조업체는 난색을 표하며 상세한 디테일과 설계자가 지정한 내구성 있는 경량 복합소재 가공에 반년이나 걸린다고 견적을 내놓을 것입니다.

신속 프로토타입은 최대한 단순화해야 합니다. 비유하자면 최종 설계가 '창'이라면 신속 프로토타입은 그냥 '막대기'입니다. 미적 표면을 만드느라 귀중한 시간을 낭비하기보다, 같은 무게와 크기의 플라스틱이나 나무 블록을 잘라 전자장치를 장착하고 의도한 대로 움직이는지 몇 번만 테스트하면 충분합니다.

프로토타입 기능에 지나치게 집착하기

현대 로봇은 다기능을 갖춰 최종 설계가 매우 복잡합니다. 일부 설계자는 최종 제품의 모든 기능을 프로토타입에 넣으려 하다 수주에서 수개월을 허비하며 기능을 추가하고 수정합니다. 그동안 프로토타입은 제조 시설에 머물고 개발 프로세스는 중단되며, 설계자는 '완벽한 프로토타입'을 쫓느라 귀중한 시간을 낭비합니다.

로봇 신속 프로토타입은 완벽할 필요가 없습니다. 하나의 프로토타입은 한두 가지 기능을 검증하는 데 목적이 있습니다. 예를 들어 로봇 손이 들어 올릴 수 있는 무게와 높이만 테스트하면 됩니다. 그런 프로토타입에 객체 감지 카메라와 클램핑 메커니즘을 장착할 이유가 없습니다. 나사로 무게를 고정해 테스트해도 충분합니다. 단순 프로토타입으로 문제점을 검증한 뒤 최종 설계를 다듬으면 됩니다.

표준 부품 활용 잊기

로봇은 복잡한 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 복합체라 매우 복잡합니다. 로봇 손은 강한 금속 손가락을 가지면서도 부품을 손상시키지 않을 최소 힘으로 쥐어야 합니다. 로봇 기업들은 컴퓨터 비전 유닛, 제어 시스템 등 독창적인 기능 부품을 고안해 특허를 내길 좋아합니다. 독창적일수록 좋지만, 신속 프로토타입에서는 정반대입니다. 맞춤 부품 제작에 시간을 쏟을수록 테스트할 시간은 줄어듭니다.

따라서 표준 부품을 잊지 말아야 합니다. 간단한 서보 모터, 컨트롤러, 카메라, 다이오드만으로도 다양한 로봇 프로토타입을 만들 수 있습니다. 맞춤 부품 제작 시간과 비용을 아낄 수 있을 뿐 아니라, 원래 설계를 개선하거나 단순화해 로봇 가격을 낮추는 데도 도움이 됩니다.

불필요한 로봇 도구 사용하기

많은 프로토타입 제조업체는 기본 툴셋을 대부분의 작업에 그대로 씁니다. 예를 들어 CNC 공작기계를 널리 쓰지만, 모든 경우에 CNC 가공이 꼭 필요할까요? 단순한 수동 공작기계로 NC 프로그램 작성, 툴 업로드 등의 단계를 생략하는 편이 나을 수도 있습니다. 설계자도 마찬가지입니다. 며칠 테스트하고 폐기할 프로토타입을 위해 상세한 CAD 모델을 만드는 대신 연필 스케치로 충분할 수 있습니다.

현대 제조·개발 도구는 훌륭하지만, 사용 필요성을 항상 평가해야 합니다. 신속 프로토타이핑할 때는 손으로 직접, 최소 시간 안에 프로토타입을 만드는 시도를 해야 합니다. 많은 로봇 프로토타이퍼는 골판지 케이스로 개념 검증용 프로토타입을 만듭니다. 단명하는 모델에 내구성 있는 요소를 만들 필요 없기 때문입니다. 그들은 프로토타입에 거의 자원을 쓰지 않으면서 테스트를 통과하는 반면, 당신은 여전히 로봇 팔 부품을 밀링하고 있을지도 모릅니다.

실패에 낙담하기

한 번의 반복으로 완벽한 설계를 만드는 것은 거의 불가능합니다. 로봇 동작 제어만 해도 시행착오로 몇 달을 조정해야 합니다. 로봇 산업이 젊은 탓에 설계 가이드라인이 부족해 복잡성이 더합니다. 특히 협동 로봇은 요구사항이 까다롭습니다. 그러니 실패는 필연적입니다.

하지만 그건 괜찮습니다. 실패할수록 설계는 더 완벽해지고, 신속 프로토타입이 그 과정을 돕습니다. 프로토타입을 '진짜 제품을 만들기 위한 일회용 컵'쯤으로 여기세요. 로봇 신속 프로토타입은 물리적 객체가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지, 그 상황이 어떻게 해결되는지 상상력을 통해 확인하게 해줍니다. 신속 프로토타입으로 실패를 거듭할수록 진짜 최종 로봇으로는 성공하게 될 것입니다.