2015.01.26 03:33

[3D 프린팅 - 만드로] 두 손을 잃은 분을 위한 3D 프린팅 전자 의수 제작기

※ 참고: 본 게시글은, 만드로 (http://mand.ro) 웹사이트, 
   "커뮤니티 -> DIY 스터디 게시판" 에서 확인하실 수 있습니다. ^^
    - 만드로 Link: http://mand.ro/#cv?i=474

- - - - - - 


안녕하십니까? 


만드로의 운영자 만드로용 (a.k.a. ANTIROOT) 입니다. ^^



드디어 오늘,
지난 2주 동안 제 머리속을 가득 채우고 있던 
한 가지의 즐거웠던 프로젝트에 대해 1차 마무리를 알리기 위한 글을 씁니다. 


먼저, 긴 글에 앞서 
이 프로젝트의 이름은 다음과 같습니다. 
"두 손을 잃은 전직 프레스 엔지니어를 위한, 3D 프린팅 전자 의수 제작 프로젝트"


이 프로젝트는 아래와 같은 계기로 시작하게 되었습니다. 

저는, 지난 2015년 1월 8일 목요일 오전에, 
네이버 오픈크리에이터즈 카페 자유게시판에서 '정상에서' 님의 글을 접하게 되었습니다. 


[ 2015년 1월 8일 오전에 쓰여진 '정상에서' 님의 글 ]



위와 같은 가슴 아픈 사연이 올라오자, 
커뮤니티의 많은 분들께서 포기하지 마시라는 댓글을 아래와 같이 남겨주셨습니다. 


[ 위의 사연에 대한 많은 카페 분들의 댓글들 중 일부 ]



저는 오전 10시 쯤 위의 글을 봤습니다. 


비록 아는 분은 아니었지만 저와 동갑이었고, 
저도 언젠가 저런 날이 올 수도 있겠다는 상상도 해 보고, 
앞으로 어렵게 살아가셔야 할 분이기에 돕고 싶다는 마음을 먹고, 
신중하게 재능 기부를 고민하게 되었습니다. 


- 특히, 외국 사례를 보니, 제가 아는 지식을 총동원하면 만들 수 있을 것 같았습니다. 

[ 미국 WUSTL 대학의 학생들이 제작한 3D 프린팅 전자 의수입니다. ]


- 또한, 제가 제일 부족한 3D 모델링 보완 부분에서는, 
  '니오' 님께서 도움을 주시기로 약속하셔서 더욱 더 가능성이 있다고 판단했습니다.


그리하여, '정상에서' 님의 의견을 구한 후, 
위 대학에서 사용한 방법과 유사한 형태의 설계를 간단히 마친 후,
그날 오후 2시부터 전자 의수를 제작하기에 이르렀습니다. 

[ 당시, 저 (만드로용), 니오 님, 그리고 몇 분들의 댓글 중 일부 ]



[ 3D 프린팅과, 아두이노 및 센서 기술, 그리고 소프트웨어 (기계 학습) 의 만남 ]



기술적 설명 
- 어깨 관절 움직임을 인지하여, 손의 쥠 - 폄의 움직임으로 바꾸어 주는 방식입니다. 
- 외국 기사의 동영상 중간에 지나가는 화면에서, 약간의 기술적 힌트를 얻을 수 있었습니다.


제가 제일 먼저 한 것은, 
아두이노 및 센서 부 전자회로 프로토타입 제작 및 구동 테스트입니다. 
- 회로도는 그려 놓은 것이 있긴 한데, 조금 더 다듬은 후 공개하겠습니다. ^^

[ 1월 9일 새벽에 찍은 전자회로 구동 테스트 영상 ]



다음으로 본격적인 3D 프린팅 작업을 착수 했고, 
무려 6차례에 걸친 시행 착오를 겪었습니다. 
- 공차, 크기, 인장력, 후가공 등의 측면에서 여러 차례 어려움이 있었습니다. 
  (약 130시간 내외의 3D 프린팅 작업을 했는데,앞으로는 이런 일이 없을 것입니다. ^^) 


[ 3D 프린팅 작업이 진행 중입니다. ^^ ]


[ 첫 출력물이라서, 공차 개념 없이 출력한 결과, 약 5시간의 후가공이 필요했습니다. ] 


[ 3D 프린팅 작업 후, 따봉(Like - 좋아요) 모양을 만드로 본 결과입니다. ^^ ]
(나중에는 이러한 감정을 나타낼 수 있도록 손가락 별 제어를 추가할 계획입니다.) 

- 어깨로 커멘드를 ↑ ↓ ← → 로 입력하면 따봉 (Good / Like) 을 시전할 수 있습니다.  
   -> ㅠ_ㅠ... 직접 어깨로 해 보니 너무 어려웠습니다. 그래서 첫 제작에는 위와 같은 건 제외했습니다;;; 


[ 앞 뒤에 임시 고정용 와이어를 연결한 후의 모습입니다. ^^ ]
(이후, 모두 적당한 다른 와이어로 교체해야 했습니다.)


한 참 위와 같이 만들고 
지인 분들께 중간 과정을 보여드리던 중, 
몇 몇 선생님께서 제게 위키데이 2기/3기 모집에 참가해 보라고 제안을 해 주셨습니다. 

[ 위키데이 2기/3기 - 성남산업진흥재단 및 경기콘텐츠진흥원 주최 행사 ]



저는, 위키데이를 비영리 창작자를 위한 지원 행사라고 생각하고 있었고,
잠재 메이커 발굴에 더 중점을 둔다고 생각해서, 참가할 생각은 없었습니다. 

하지만, 다시 생각해 보니
의수 제작이 재능 기부로 시작하여 무료로 진행 중이니, 
더 나은 의수 제작을 위한 재료비 확보 용도로 쓰면 좋겠다는 생각에 지원하게 되었습니다. 

- 그리고, 앞서 댓글에서도 도와주시겠다고 하신, 
  절친 '니오' (김영환) 님께서 같이 팀으로 참가하게 되었습니다. 
  : 이 일 때문에, 2일간 본업을 놔두고 오셔야 했기에, 더욱 무한 감사합니다! 

- 그 결과, 조금 더 열심히 단기간에 의수 제작을 하게 되었습니다. ^^

- 팀 명은, '정상에서' 님을 위해 시작했기에, 그 분의 닉네임을 그대로 따랐습니다. 


아래는, 마지막 2일 밤낮으로 진행한 결과입니다. 


[ '정상에서' 님의 팔 치수 및 손 크기를 감안하여, 재 제작한 의수 골격과, 
조금 더 좋은 서보모터로 재 구성한 회로 부분입니다. ]


[ 위키데이 2기/3기 행사가 시작되었고, 20팀의 참여팀 명단이 호명되는 순간입니다. ]


[ 잠시 틈이 나서, 위키데이 작업 현장에서 한 장 찍어봤습니다. ^^ ]
(우리의 '니오' 님은 사진찍히는 것을 무척 싫어하셔서, 제 카메라에 사진이 없습니다. ㅠㅠ)


위키데이 첫 날 마지막에는, 전자 의수를 제 어깨에 장착한 후, 
어깨 움직임 감지 부분을 최적화 하는 작업을 수행했습니다. 
- 이를 위해서, ML (기계 학습) 기법의 일부인 C4.5 Decision Tree 유사 방식을 활용했고, 
  시간 관계상 오프라인에서 감독 학습 후, 동작 조건을 하드 코딩하였습니다. 

- 나중에는, 지구 중력 방향 보정 및 사용자 참여형 비감독 학습 기술을 적용하여, 
  센서의 견착 위치 및 방향, 또는 사람마다 다른 골격의 특이점을 이해할 수 있도록 
  해야 하겠습니다.


아래는 첫 날 촬영한 테스트 영상입니다. ^^
- 제가 착용하고 있는 모습입니다. 




위의 과정까지, 대략 걸린 시간은 다음과 같습니다. 
- 3D 프린팅 작업 160시간 + 후가공 24시간 내외 (대부분 시행 착오)
- 전자회로 구성 (3시간) 및 납땜 실수 및 전류/전압 문제로 인한 시행 착오 (12시간) 
- 기타 가공 및 3D 모델링 작업 (4시간) 
- 소프트웨어 개발 및 보완 (10시간)
- 아두이노 드라이버 및 불량 문제 
  (저렴한 아두이노에 나노 버전이라서, 맥북에서 갑자기 인식되지 않는 상황...ㅠ.ㅠ) 



위와 같은 작업 까지를 첫 날 마치고 좀 쉬고 싶었지만, 
위키데이는 다음날 오후 1시부터 발표를 해야 하기에, 발표 준비도 또한 해야 했습니다. 
- 여기에서, 니오님의 센스와 저의 예전 자료들을 결합하여 후다닥 정리했습니다. 



그리고 다섯 시간을 못 자고 일어난 다음 날 아침, 
우리의 주인공인 '정상에서' 님께서 부산에서 올라와 주셨습니다..!!! 

[ '정상에서' 님과 함께한 프로젝트 팀 '정상에서' ]
(니오 님께서 사진을 찍어주셨습니다.)



비록 두 손은 없으셨지만 매우 긍정적인 분이셨고,  
그래서 저희도 이분과 함께 2일차 작업을 재미있게 할 수 있었습니다. ^^


아래는 '정상에서' 님과 함께 테스트한 두 번쩨 테스트 영상입니다. 



그리고, 최종 전시와 시연이 이루어졌습니다. 
비록 제 실수로 종이컵을 잡다가 미끄러지긴 했지만요.. ^^;;; 
- 딱 잡았으면 아마도 더 평가가 좋았겠지만, 어쨌든 제 실수로 2등을 했습니다. ㅠ.ㅠ 
  (니오 형님께 매우 죄송한 상황.. ㅠ.ㅠ) 


[ 3D 프린팅 전자 의수 제작 결과물인데, 개선해야 할 부분이 많습니다. ]



온라인에서도, 
오프라인 위키데이 행사에서도 많은 분들께서 응원해 주셨고, 
더 좋은 품질로 만들 수 있는 재료비를 확보하게 되었으니 열심히 달려야겠습니다.

- 지금까지, 3D 프린팅 분야에서
  제가 잘 할 수 있는 것이 무엇인지를 잘 모르고 살았는데, 
  모든 것을 직접 할 수 있는 분야를 접하게 되어, 저 스스로도 꽤 행복했습니다. 

- 3D 프린팅이 가장 적합하게, 마치 적정기술처럼 활용될 수 있는
  최고의 콘텐츠를 잊고 있었다는 점에서, 저 스스로도 많이 부족했다는 것을 알았습니다. 


아래에는 제 나름대로 정리한, 
앞으로 3D 프린팅 전자 의수 제작에 필요할 만한 것들입니다. 
 
- 저비용 고기능 전자 의수 보급 확산 
  (3D 프린팅 + 아두이노 + 소프트웨어 융합을 통해) 

- 3D 프린팅 전자 의수 완성도 향상 
  (사용성 및 품질 개선) 

- 개인 맞춤형 의수 제작 지원 
  (골격에 적합한 제작) 

- 자가 복제를 통한 개인 유지보수 비용 최소화 
  (각자의 부품을 스스로 제작할 수 있도록) 

- 지속 가능한 의수 제작을 위한 공개 소프트웨어 및 커뮤니티 제공 
  (각자에 적합한 소프트웨어를 손쉽게 탑재 및 재구성할 수 있게 하는 것) 



끝으로, 
외국에도 사례가 많지만, 
가급적 우리나라에서도 이러한 움직임이 많이 보급되어
3D 프린팅이 더 나은 내일을 만들 수 있었으면 좋겠습니다. 


그럼, Happy 3D Printing 되세요! 


만드로 (http://mand.ro) 창업자, ANTIROOT (만드로용) 


Trackback 0 Comment 13
  1. 2015.01.26 15:57 address edit & del reply

    비밀댓글입니다

    • ANTIROOT 2015.01.26 16:05 신고 address edit & del

      안녕하세요? 답변을 이메일로 드렸습니다. ^^
      감사합니다. - 이상호 드림.

  2. 2015.01.26 17:07 address edit & del reply

    비밀댓글입니다

    • ANTIROOT 2015.01.26 18:04 신고 address edit & del

      와카타 님, 안녕하세요? 이상호입니다.

      일단, 기계학습 쪽은, 몇 가지 기술들을 직접 구현해 보시는 것으로 시작할 수 있습니다. ^^;;;

      간단한 것은, 아래의 책으로 시작해 보시면 좋겠습니다.
      -"만들면서 배우는 기계학습"
      - 링크: http://www.hanbit.co.kr/book/look.html?isbn=978-89-7914-923-4

      그리고, 좀 더 전문 지식을 쌓으시려면, 여러 다양한 기술들을 익히셔야 합니다만, 일단 저 책을 보시고, Decision Tree (의사결정트리) 정도만 이해하셔도 꽤 많은 응용을 하실 수 있습니다. ^^

      감사합니다.
      - 이상호 드림.

  3. 홍구 2015.01.27 10:35 신고 address edit & del reply

    와 대단하세요~ 축복과 칭찬과 박수를 드리고 싶은데.. 댓글로 미약하게나마 응원합니다~ 짝짝짝짝~~~

  4. 하원종 2015.01.28 01:51 신고 address edit & del reply

    우와....정말 멋집니다.^^ 이렇게 대단하신일을 하시고..ㅠㅠ 감동입니다.

    글내용 다른곳으로 좀 퍼가서 함께 공유하려 합니다. 혹시 불편하시면

    펌글 삭제 할께요.^^:

    • ANTIROOT 2015.02.02 09:16 신고 address edit & del

      별로 대단하지 않습니다. ^^;; 감사합니다!

  5. 김기태 2015.01.31 21:22 신고 address edit & del reply

    네이버 오픈크리에이터가페 회원입니다
    까페에서 글을보고 여기까지 오게 되었네요..
    참 의미있고 보람된 일을 하셨네요..존경스러울정도로요
    건강하세요~ 화이팅


    • ANTIROOT 2015.02.02 09:15 신고 address edit & del

      김기태 님, 안녕하세요!
      응원해 주셔서 감사합니다. ^^

  6. 2015.03.06 09:22 address edit & del reply

    비밀댓글입니다

  7. 2015.03.14 14:37 address edit & del reply

    비밀댓글입니다

  8. 개척늘보 2015.04.17 09:55 신고 address edit & del reply

    우연찮게 인터넷에서 관련 내용의 댓글을 보고 왔습니다.
    훌륭하신 일을 하셨고, 앞으로도 더 많은 일을 해내시리라 믿습니다.



티스토리 툴바