CubeMars 계정 만들기
복잡한 지형 탐사 및 협소한 공간 검사 작업에서 차체의 기동성은 임무의 성공 여부를 결정하는 핵심 요소입니다. 이번 영상에서는 대표적인 Legacy V2 4륜 독립 조향 탐사 차량을 소개합니다.
해당 차체는 혁신적인 4WS4WD(4 Wheel Steering & 4 Wheel Drive, 4륜 조향·4륜 구동) 구조를 채택했으며, 핵심 동력 및 모션 제어 유닛으로 CubeMars AK 시리즈 액추에이터 모듈을 통합했습니다. 이를 통해 제자리 360도 회전(Zero-radius rotation), 측면 이동(Lateral translation) 등 전방향 이동 능력을 구현하여 특수 탐사 분야에서 뛰어난 유연성을 제공합니다.
기존 모바일 로봇 차체 설계(예: Ackermann 조향, 스키드 스티어링, 일반적인 차동 구동 방식)는 개방된 환경에서는 우수한 성능을 보여줍니다. 하지만 좁은 통로, 복잡한 배관 환경, 폐허 지역과 같은 공간에서는 다음과 같은 한계가 발생합니다.
큰 회전 반경: 기존 차체 시스템은 제한된 공간에서 U턴이나 자세 조정이 어렵기 때문에 장애물과 충돌하거나 움직임이 제한될 가능성이 높습니다.
측면 이동 능력 부족: 일반적인 차체 구조는 직접적인 측면 이동이 불가능합니다. 해치 도킹이나 검사 지점 접근처럼 정밀한 위치 조정이 필요한 상황에서는 여러 번의 후진과 재조정이 필요해 작업 효율이 떨어집니다.
다축 협조 제어의 높은 난이도: 진정한 전방향 이동을 구현하려면 각 바퀴가 독립적으로 구동과 조향 기능을 동시에 수행해야 합니다. 따라서 모터의 빠른 응답 속도와 높은 동기화 정밀도가 요구됩니다.
이러한 물리적 한계를 극복하기 위해 Legacy V2 개발팀은 각 휠 모듈에 CubeMars AK 시리즈 모터를 적용하여 고도의 유연성을 갖춘 4륜 독립 조향 시스템을 구축했습니다.
시스템에서의 주요 장점은 다음과 같습니다.
높은 출력 밀도로 완벽한 휠 모듈 통합 구현: 4륜 독립 조향 구조에서는 각 휠 모듈 내부에 구동 및 조향 메커니즘을 모두 배치해야 하므로 설치 공간이 매우 제한적입니다. CubeMars AK 모터는 브러시리스 모터, 감속기, 드라이버를 하나의 컴팩트한 구조로 통합하면서도 높은 토크 출력을 제공합니다. 이러한 높은 출력 밀도 설계는 모터를 휠 모듈 내부에 쉽게 적용할 수 있도록 하며, 비현가 질량 증가를 최소화하여 차량의 주행 성능과 지형 적응성을 향상시킵니다.
정밀한 위치 및 속도 제어를 통한 다축 동기화: 전방향 이동(예: 게걸음 주행, 제자리 회전)의 핵심 알고리즘은 운동학 계산에 기반합니다. 하지만 실제 구현에서 중요한 것은 네 바퀴의 조향각과 구동 속도가 정확하게 동기화되는 것입니다. CubeMars 모터는 고해상도 엔코더를 내장하고 있으며, 고주파 CAN 통신과 FOC 제어 알고리즘을 지원합니다. 이를 통해 상위 제어기에서 전달되는 위치 및 속도 명령을 매우 낮은 지연 시간으로 정확하게 실행하여 복잡한 이동 궤적을 부드럽고 안정적으로 구현할 수 있습니다.
강력한 오프로드 성능 및 하중 대응 능력: 탐사 차량은 단순히 “민첩하게 움직이는 것”뿐만 아니라 “안정적으로 움직이는 것”도 중요합니다. AK 시리즈 모터는 뛰어난 과부하 대응 능력과 충격 내성을 갖추고 있어, 진흙, 자갈 등 비정형 환경에서도 4륜 독립 조향 시스템에 지속적이고 안정적인 동력을 제공합니다.
본 영상에서는 CubeMars 모터가 적용된 Legacy V2 탐사 차량의 뛰어난 기동성을 확인할 수 있습니다.
측면 이동(게걸음 모드): 네 개의 바퀴가 동일한 조향각으로 회전하여 차량 전방 방향을 유지한 상태에서 좁은 통로 안으로 직접 측면 이동할 수 있습니다.
제자리 회전(Zero-radius rotation): 네 개의 바퀴가 차체 중심 기준 대칭 각도로 조향되어, 차량이 제자리에서 자이로처럼 정밀하게 회전하며 좁은 공간에서도 쉽게 방향을 전환할 수 있습니다.
대각선 주행 및 유연한 장애물 회피: 차체는 각 바퀴의 조향각을 동적으로 조절하여 복잡한 장애물 사이를 최적 경로로 이동합니다.
Q1: 4륜 독립 조향(4WS) 차체 개발에서 모터는 어떤 요구사항을 만족해야 하나요?
A: 가장 큰 핵심은 “조향”과 “구동” 사이의 분리 및 협조 제어입니다.
모터는 다음과 같은 성능을 갖춰야 합니다.
매우 빠른 동적 응답 속도
정밀한 위치 폐루프 제어 능력
고주파 통신 인터페이스(CAN FD 또는 고속 CAN 등)
이를 통해 차체 제어기가 복잡한 운동학 계산을 수행할 때 하위 액추에이터가 지연 병목 현상이 되는 것을 방지할 수 있습니다. CubeMars AK 시리즈는 이러한 고급 차체 제어 응용 분야를 위해 설계되었습니다.
Q2: 이러한 전방향 이동 차체는 어떤 상업 및 연구 분야에 적합한가요?
A: 제한된 공간에서 높은 기동성이 필요한 다양한 분야에 적합합니다.
예:
배관, 선박 내부, 창고 선반 사이 등 협소 공간 검사 로봇
특수 재난 구조 탐사 차량
농업용 과수원 수확 플랫폼
대학 및 연구기관의 다축 차량 동역학 연구·검증 플랫폼
4륜 독립 조향 탐사 차량, 메카넘 휠 AGV, 복잡한 특수 로봇 플랫폼 등 어떤 응용 분야에서도 CubeMars는 고집적·고응답 소형 구동 솔루션을 제공합니다.
[CubeMars AK 시리즈 액추에이터 모듈 자세히 알아보기]
