모델링 연습

유튜브 영상은 FreeCAD의 최신 버전(1.1 버전 프리뷰)을 활용하여 초보자도 쉽게 따라 할 수 있도록 구성된 "레고 인간(Lego Man) 만들기 풀 가이드" 영상입니다. 단순히 모양만 그리는 것이 아니라 3D CAD의 핵심 프로세스인 [부품 모델링 ➡️ 조립(어셈블리) ➡️ 구동 시뮬레이션까지의 전 과정을 처음부터 끝까지상세히 다루고 있습니다.

 

레고 인간(Lego Man)을 만들기 위해 다음과 같이 작업을 진행합니다.

 

• 각 부품별로 새로운 문서(New Document)를 만듭니다.
  • part1_torso.fcstd (몸통)
  • part2_head.fcstd (머리)
  • part3_hip.fcstd (골반)
  • part4_arms.fcstd (팔) 등...
• 마지막에 완전히 새로운 문서(assembly.fcstd)를 하나 더 만듭니다.
  • 이 어셈블리 문서 안으로 앞에서 만들었던 각각의 .fcstd 부품 파일들을 불러와서(Insert Component) 조립하고 시뮬레이션을 돌립니다.

---

📌 부품 모델링 (Part Design) 핵심 테크닉

단품 모델링 과정에서 반드시 습득해야 하는 기능과 영상 속 활용 예시입니다.

💡 [Tip] FreeCAD 모델링 트리 규칙 부품을 만들 때는 항상 [새 문서 생성] ➡️ [Part Design 워크벤치 이동] ➡️ [Create Body(바디 생성)] ➡️ [Create Sketch(스케치)] 순서로 트리를 구성해야 오류가 없습니다.

 

 

부품명	핵심 활용 기능	학습 포인트 (영상의 핵심 팁)
1. 몸통 (Torso)	Thickness (두께)	스케치에서 대칭 구속조건을 활용해 외형을 잡고 돌출(Pad)한 뒤, 밑면을 선택해 Thickness를 주면 상용 CAD처럼 내부가 정밀하게 비워집니다.
2. 머리 (Head)	Revolve (회전) / Project on surface	단면 스케치 후 회전축을 기준으로 돌출시켜 구체를 만듭니다. 눈/입 스케치를 원통형 표면에 **투영(Projection)**하여 입체적인 페이스를 구현합니다.
3. 팔 & 다리	Datum Plane (기준면) / Clone	경사진 면이나 공중에 스케치를 해야 할 때 Datum Plane을 생성하는 법을 배웁니다. 왼쪽 부품을 완성한 후 Draft 워크벤치의 Clone 기능을 써서 스케일 값을 -1로 주어 대칭형 오른쪽 부품을 자동 생성합니다.

 

📌 순정 Assembly 워크벤치를 활용한 조립

FreeCAD 1.0/1.1 버전부터 외부 플러그인 없이 공식 내장된 Assembly 워크벤치의 사용법을 마스터합니다.

1. 어셈블리 기본 개념

• 바텀업(Bottom-Up) 방식: 미리 만들어 둔 단품 파일들을 Insert Component 아이콘을 통해 어셈블리 문서(.fcstd)로 링크 복사해옵니다.

2. 조인트(Joint) 부여 실습

메커니즘을 구동하기 위해서는 부품 간의 관계(Constraint/Joint)를 명확히 정의해야 합니다.

• 고정 조인트 (Fit Joint / Fix):
  • 대상: 몸통-머리, 팔-손
  • 효과: 부품 간의 모든 자유도를 고정합니다. 부품의 각도가 맞지 않을 때는 조인트 속성창의 Rotation 값을 조절하여 결합 방향을 정렬합니다.
• 회전 조인트 (Revolute Joint):
  • 대상: 몸통-어깨(팔), 골반-고관절(다리)
  • 효과: 힌지(Hinge)처럼 오직 지정한 축을 기준으로 1축 회전 운동만 허용하고 나머지 움직임은 제한합니다. 회전의 중심이 될 원형 모서리(Edge)를 정확히 매칭하는 것이 핵심입니다.

 

📌 수식(Formula) 기반 보행 시뮬레이션

조립된 로봇/인간 모델에 생명력을 불어넣는 고급 단계입니다. FreeCAD 내부의 수식 제어 기능을 학습합니다.

1. 시뮬레이션 환경 준비

1. 어셈블리 트리 내 Joints 폴더에서 회전 조인트들의 이름을 직관적으로 변경합니다. (예: Left_Arm, Right_Arm, Left_Leg, Right_Leg)
2. Simulation 아이콘을 눌러 제어 창을 활성화합니다.

2. 삼각함수를 이용한 보행 사이클(Walking Cycle) 제어

레고 인간이 앞뒤로 자연스럽게 팔다리를 흔들며 걸어가게 하려면, 시간에 따라 정현파(Sine Wave) 운동을 하도록 수식을 입력해야 합니다.

📊 핵심 수식 구조 예시

Value = A *sin(B * time) + C

• A (진폭): 팔다리가 흔들리는 최대 각도 범위 (영상의 0.5 배율 조정 등)
• B (주기/속도): 걸음걸이의 속도 (4를 곱해 빠르게 설정)
• C (오프셋): 시작할 때의 기본 관절 각도 지정 (+30, -45 등)

3. 위상차(Offset)의 이해 (중요 개념)

모든 관절이 동시에 같은 방향으로 움직이면 점프하는 것처럼 보입니다. 걸어가는 모션을 만들려면 오른쪽과 왼쪽의 수식에 음수(-) 부호를 교차 적용하여 위상을 180º 뒤집어주어야 합니다.

• 왼팔 수식: + 진폭 기반 사인파
• 오른팔 수식: - 진폭 기반 사인파 (왼팔과 반대로 구동)

---