293 로봇 제품설계
로봇을 사용 환경, 부품 구조, 제조 가능성, 유지보수 기준에 맞게 제품 수준으로 설계하는 12주 실무 과정이다.
0. 교육을 하는 이유와 궁극적인 목표
학습자가 아이디어 스케치 수준을 넘어 기능요구사항, CAD 구조, 부품표, 조립성, 안전성까지 고려한 로봇 제품설계 역량을 갖추게 하는 것이다.
참고한 유료형 교육 흐름
- 한국·미국·영국·유럽의 전문 로보틱스 아카데미, ROS 기반 유료 부트캠프, CAD·3D프린팅 시제품 과정, FIRST/VEX형 엔지니어링 포트폴리오 과정의 실전 프로젝트 흐름을 참고
- 공공 보급형 기초 체험이 아니라 문제정의, 유료 멘토링, 코드·CAD·문서 산출, 반복 테스트, 발표 심사 대응을 포함하는 실무형 흐름
- The Construct, CMU Robotics Academy, FIRST Safety, 민간 CAD/메이커 교육처럼 도구 기반 실습과 산출물 평가를 결합하는 방식
- AI·로봇 윤리, 안전, 창업, 제품화, 보조공학 등 기술 외 의사결정 문서를 함께 만드는 전문 과정 방식
12주 과정 · 실전 프로젝트형
로봇 제품설계 상세 커리큘럼
로봇 제품설계 과목별 12주 실전 프로젝트
| 구분 | 세부 내용 | 실천·실습 방법 |
|---|---|---|
| 목표 1 | 로봇 제품 요구사항과 설계사양 정의 | 실내 서비스, 교육, 물류, 돌봄 로봇 중 하나를 선택해 크기, 하중, 이동방식, 배터리 조건을 정의한다. Notion 요구사항 문서에 필수기능, 선택기능, 금지조건, 성능지표를 표준 양식으로 작성한다. |
| 목표 2 | CAD 기반 기구 구조와 부품 설계 | Fusion 360 또는 Onshape에서 프레임, 커버, 센서 브라켓, 바퀴부를 파트 단위로 모델링한다. CAD 어셈블리에서 나사 위치, 케이블 경로, 정비 공간, 센서 시야각 간섭을 검토한다. |
| 목표 3 | 제조·조립·유지보수 관점의 설계 검토 | BOM을 Google Sheets로 작성하고 시판 부품과 제작 부품을 구분해 원가를 계산한다. 조립 순서서, 폭발도, 유지보수 체크리스트를 작성하고 동료 검토를 진행한다. |
| 사용 플랫폼 | Fusion 360, Onshape, SolidWorks Viewer, Google Sheets, Notion, GrabCAD, McMaster-Carr Catalog, Arduino IDE |
|---|---|
| 강사 스펙 | 기계설계 CAD, 로봇 기구 설계, BOM 작성, DFM/DFA 검토, 센서·구동부 배치, 제품화 문서 작성 경험 5년 이상 |
| 수업대상 | 고등·대학 메이커 과정, 로봇 제품개발팀, 창업 아이템 설계반 |
| 소요시간 | 총 48시간 / 12주 / 주 1회 4시간 |
| 준비물 | CAD 가능 노트북, 캘리퍼스, 로봇 샘플부품, 체결부품, 모터·센서 모형, 설계 검토표 |
| 산출물 | 로봇 제품 요구사항 명세서, CAD 어셈블리, BOM, 조립 매뉴얼, 설계검토 보고서 |
| 평가방법 | 목표 달성도 25%, 실습 완성도 30%, 테스트·개선 기록 25%, 발표·문서화 20% |
12주 세부 운영안
주차별 실전 수업 구성
매주 서로 다른 실습 목표와 산출물을 누적해 최종 결과물로 완성한다.
| 주차 | 주제 | 실제 수업 운영 |
|---|---|---|
| 1주차 | 제품 요구사항 정의 | 로봇 제품의 사용환경, 사용자, 하중, 크기, 내구성 조건을 요구사항표로 만든다. 기능 요구와 비기능 요구를 구분해 설계 검토 기준을 설정한다. |
| 2주차 | 경쟁 제품 분석 | 상용 로봇 제품의 구조, 소재, 가격, 유지보수 방식을 비교한다. 분해 사진과 사양표를 참고해 벤치마킹 포인트를 스케치한다. |
| 3주차 | 초기 콘셉트 스케치 | 3가지 형태의 제품 콘셉트를 손그림과 디지털 스케치로 만든다. 사용자 동선과 조립 편의성을 기준으로 장단점을 발표한다. |
| 4주차 | CAD 기본 모델링 | Fusion 360 또는 Onshape로 외형, 프레임, 커버의 기본 형상을 모델링한다. 파라메트릭 치수를 설정해 부품 크기를 빠르게 변경할 수 있게 한다. |
| 5주차 | 기구 연결부 설계 | 모터 마운트, 힌지, 브래킷, 체결부를 실제 조립 가능한 구조로 설계한다. 볼트 규격과 공차를 반영해 조립 간섭을 검사한다. |
| 6주차 | 전자부품 배치 | 배터리, 보드, 센서, 배선 공간을 고려해 내부 레이아웃을 구성한다. 열, 진동, 유지보수 접근성을 기준으로 배치안을 수정한다. |
| 7주차 | 인체공학·사용성 점검 | 손잡이, 버튼, 표시부, 충전 포트 위치를 사용자 관점에서 검토한다. 목업 테스트로 조작 불편과 오작동 가능성을 기록한다. |
| 8주차 | 제조성 검토 | 3D프린팅, 레이저커팅, CNC, 사출 가능성을 비교해 제작 방법을 선택한다. 부품 수를 줄이고 조립 순서를 단순화하는 설계 변경을 수행한다. |
| 9주차 | 시제품 제작 준비 | STL, STEP, 도면, BOM을 정리하고 출력 방향과 서포트 조건을 결정한다. 예상 제작시간과 비용을 산출해 시제품 제작 일정표를 만든다. |
| 10주차 | 시제품 조립·검증 | 출력 부품을 조립하고 체결 강도, 간섭, 흔들림을 실제로 확인한다. 문제 부품을 표시해 수정 버전 CAD 파일을 생성한다. |
| 11주차 | 제품 문서 작성 | 제품 사양서, 조립 가이드, 사용자 설명서, 유지보수 체크리스트를 만든다. 렌더링 이미지와 폭발도를 활용해 설명 문서의 이해도를 높인다. |
| 12주차 | 제품설계 발표 | 최종 CAD, 시제품, BOM, 제조성 검토 결과를 종합 발표한다. 피드백을 반영해 양산 전 수정사항과 다음 제작 계획을 정리한다. |