카펜토포드: 걸어 다니는 커피 테이블 프로젝트

 (decarpentier.nl)
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  • 취미로 만든 보행 메커니즘 생성 소프트웨어가 전자·목공 제작으로 이어지며 무선 조종 목제 커피 테이블 Carpentopod로 구현됨
  • 다리 링크는 수천 개 가상 변형을 진화시키는 방식으로 골랐고, 보행 속도·지면 간격·재료 사용량·발끝 궤적이 선택 기준이 됨
  • Theo Jansen의 Strandbeest와 닮았지만, 다른 부품 비율과 추가 관절점, 둥근 발끝 지름으로 더 컴팩트하고 덜 미끄러지는 구조를 노림
  • 실제 제작은 Autodesk Fusion 360 설계, 적층 대나무 CNC 가공, 100개 이상의 대나무 부품, 볼베어링·강철 샤프트·알루미늄 크랭크축, 24V 브러시리스 모터와 Arduino Nano 기반 폐루프 제어로 구성됨
  • 링크 구조는 퍼블릭 도메인이지만 테이블 디자인은 공개 대상이 아니며, 개인·교육용 제작은 허용되지만 설계도·키트·제품 공유나 판매에는 서면 동의가 필요함

소프트웨어에서 시작한 걷는 테이블

  • Carpentopod는 2008년에 취미로 만든 보행 메커니즘 생성 소프트웨어에서 출발함
  • 이후 전자 기술과 목공 기술을 익히면서, 소프트웨어로 만든 메커니즘 중 하나를 실제 무선 보행 목제 커피 테이블로 구현함
  • 이름은 라틴어 carpentum과 발 또는 다리를 뜻하는 pod를 결합해 지음

진화 방식으로 만든 다리 링크

  • 다리 링크 구조는 수천 개의 가상 다리 변형을 서로 경쟁시키는 소프트웨어로 생성함
  • 각 변형은 다음 기준으로 적합도 점수를 받음
    • 보행 속도
    • 지면과의 간격
    • 재료 사용량
    • 주기의 낮은 3분의 1 구간에서 발끝이 더 수평적이고 부드럽게 움직이는 정도
  • 발끝 궤적에 보상을 준 이유는 세 개의 다리가 함께 움직일 때 상하 흔들림과 발 미끄러짐을 줄이는 해법을 선호하게 만들기 위해서임
  • 점수가 높은 개체만 다음 세대의 다리 파라미터를 만드는 데 쓰였고, 유전적 변이도 주기적으로 추가해 새로운 해법을 찾게 함
  • C++로 운동학 솔버까지 작성해 초당 수십 세대를 진화시킬 수 있었고, 초기의 나쁜 설계가 최적화된 설계로 바뀌는 과정을 확인함
  • 최종 Carpentopod 링크는 더 크고 긴 시뮬레이션을 실행한 뒤 선택됨

Strandbeest와의 차이

  • Carpentopod 다리 링크는 Theo Jansen의 Strandbeest 조각과 시각적으로 유사함
  • 차이는 부품 비율, 추가 관절점, 진화 과정에서 얻은 둥근 발끝 지름에 있음
  • 이 추가 파라미터들은 더 컴팩트하고 발 미끄러짐이 적은 해법을 찾는 데 쓰임
  • 발 미끄러짐은 지면에 닿은 여러 발끝의 속도가 완전히 맞지 않을 때 생기며, 실제 구조에서는 다리들이 서로를 느리게 만들 수 있음
  • Strandbeest 다리는 이 효과를 일부 보정하기 위해 유연하거나 구르는 발끝을 쓰는 경우가 있음

테이블 구조 설계

  • 실제 제작 전에는 진화 링크의 초기 버전으로 작은 모델을 만들어 CNC와 제작 기술을 시험함
  • 이후 비교적 실용적이고 보기 좋은 물건으로 걷는 목제 커피 테이블을 만들기로 함
  • Carpentopod의 각 다리는 보행 주기의 3분의 1 동안만 지면에 닿기 때문에, 테이블이 항상 안정되려면 총 12개의 다리가 필요함
  • 부드럽게 걷기 위해 다리 부품은 서브밀리미터 정밀도로 만들어지고 그 상태를 유지해야 했음
  • 다리 부품은 강하고 자연스럽고 내구성이 있으며 안정적인 적층 대나무 판재를 CNC 가공하는 방식으로 설계함
  • 모든 테이블 부품은 Autodesk Fusion 360으로 설계함
    • 모델링
    • 테스트
    • 렌더링
    • CNC 준비
  • 소프트웨어 안에서 보행 주기의 어느 시점이든 완성 상태를 볼 수 있어, 미관 조정과 간격 확인이 쉬웠음

전자부와 구동을 담은 중앙 몸체

  • 양쪽 끝의 여섯 다리 사이에는 전자부, 모터, 배터리를 넣을 빈 중앙 배 부분을 둠
  • 프레임과 배 부분은 각진 형태를 피하기 위해 뒤집힌 보물상자처럼 곡선으로 설계함
  • 이 형태 때문에 Terry Pratchett의 Discworld 소설에 나오는 The Luggage를 닮았다는 반응이 있었음
  • 중앙 배 부분은 모든 다리가 중심에서 어느 정도 떨어지게 만들어 회전에 더 효과적으로 참여하게 함
  • 여섯 다리씩 묶인 각 그룹은 자체 크랭크축에 연결되고, 각 크랭크축은 하나의 모터가 구동함
  • 이 구조 덕분에 두 개의 독립 제어 모터만으로 탱크처럼 전진과 회전을 제어할 수 있음

CNC 제작과 목재 가공

  • 실제 테이블 제작에서는 정밀도와 반복 제작 편의를 위해 가능한 한 많은 부품을 CNC로 만듦
  • 사용한 장비는 저렴한 3축 CNC 라우터임
  • 3축 CNC는 위쪽에서만 재료를 제거할 수 있어, 복잡한 형상과 오목한 부분이 필요한 다리 부품은 적층 대나무 세 장을 따로 CNC 가공한 뒤 접착하는 방식으로 만들었음
  • 하나의 부품도 여러 크기와 형태의 공구로 여러 번 가공해야 했고, 양면 가공을 위해 정확히 뒤집어 다시 고정해야 하는 경우가 있었음
  • 100개가 넘는 대나무 부품을 CNC 가공하고, 사포질하고, 래커칠한 뒤 볼베어링과 강철 샤프트로 조립함
  • 두 개의 크랭크축은 D자형 샤프트와 D자형 구멍이 있는 회전 오프셋 부품을 맞물리게 만들어 제작함
    • D자형 샤프트와 오프셋 부품은 일반 알루미늄 막대와 판재에서 정밀하게 CNC 가공함

곡면 문과 가구 세트

  • 테이블의 곡면 배 부분 문은 같은 적층 대나무를 미세하게 kerfing한 뒤, 증기로 더 유연하게 만들고 곡선 지그에서 말려 형태를 잡음
  • 문은 보이지 않는 힌지 리브 두 개 위에 접착됐고, 내장 자석으로 쉽게 열고 닫을 수 있게 함
  • 같은 높이의 TV 가구도 용접해 만들었고, 망고 목재 한 조각으로 두 가구의 상판을 만들어 세트처럼 구성함

모터와 폐루프 제어

  • 여섯 다리 그룹 각각은 자체 모터로 구동되지만, 그룹 내 다리의 상대 움직임은 하나의 크랭크축이 조정함
  • 모터가 없는 여섯 다리 섹션을 밀면 바퀴처럼 앞으로 움직이는 방식으로 동작함
  • 발끝은 지면을 부드럽게 터치하고 밀고 들어가려 하지 않도록 설계돼, 걸을 때 테이블의 상하 흔들림이 크지 않음
  • 실제 구동에는 자동 커튼 제품용으로 쓰이는 저가형 기어드 24V 브러시리스 모터 두 개를 사용함
    • 정격 출력은 최대 1.5Nm @ 130RPM
    • 내장 전자부는 별도 PWM 신호선으로 직접 속도 제어를 지원함
  • 낮은 속도를 PWM으로 지시하면 최대 부하의 일부만 걸린 상태에서도 거의 즉시 다초간 자동 열 차단 모드에 들어감
  • PWM 신호를 100%로 두고 전압을 직접 바꾸는 방식이 더 잘 동작함
  • 배터리 전압을 0~24V 사이 출력으로 바꾸기 위해 저가형 Step Up/Down Converter 모듈 두 개를 사용함
  • 이 모듈을 개조해 재활용한 Arduino Nano 보드의 빠른 PWM 신호로 출력 전압을 직접 설정하게 함
  • 전압 변환 모듈의 조절 가능한 최대 전류 설정은 모터별 최대 정지 토크를 제어하는 데 쓰였고, 손가락 안전에도 연결됨
  • 모터의 Hall-effect 센서 신호를 Arduino에 입력하고 C로 소프트웨어를 작성해 폐루프 모터 제어를 구현함
  • 이 제어 덕분에 각 모터는 부하와 무관하게 가능한 범위 안에서 목표 속도와 위치를 독립적으로 정확히 추종할 수 있음

무선 조종과 배터리

  • 마지막 단계로 Bluetooth 모듈을 Arduino에 연결함
  • 재활용한 무선 Nunchuck에서 오는 조이스틱 데이터를 연결하고 해석하는 C 코드를 작성함
  • 이 무선 조이스틱은 별도로 만든 장치임
  • 테이블의 배 부분에 14.8V LiPo 배터리를 넣어, 작은 리모컨으로 거실 어디든 걸어 다니는 무선 테이블이 됨
  • 실용성은 크지 않을 수 있지만, 음료를 가져오게 하는 재미가 있음

공개 범위와 지식재산권 조건

  • 많은 요청이 들어온 뒤 Carpentopod 링크 구조 자체는 퍼블릭 도메인으로 공개됨
  • 제작 팁으로는 도면 축척에서 크랭크가 지면에서 약 1000.0 높이에 오고, 다리는 단독이나 쌍으로는 잘 동작하지 않으며 세 개가 핵심임
  • 2024년 10월 추가 설명에서 공개 범위가 더 명확해짐
    • Carpentopod 링크 구조는 퍼블릭 도메인임
    • 테이블의 고유 디자인은 퍼블릭 도메인이 아님
    • 서면 동의 없이 테이블 디자인 기반의 계획 공개, 사업 운영, 제품·키트 판매를 하면 지식재산권 침해로 간주됨
  • 개인 또는 교육 목적의 자체 설계 제작은 허용되고 권장됨
  • 테이블의 스타일을 순수 개인·교육 프로젝트에 쓰는 것은 허용되지만, 고유한 디자인과 미학을 바탕으로 한 계획이나 제품을 공유·판매하려면 명시적 동의가 필요함

커뮤니티

  • Carpentopod 링크를 포함한 창작 빌드나 원본 테이블 재현을 시도하는 사람들이 늘어나면서 Discord 커뮤니티가 만들어짐
  • 참여 링크: https://discord.gg/pybMUqcrvw

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Hacker News 의견들
  • 글 전체를 읽을 기분이 아니어도 맨 끝의 완성품 영상은 꼭 봐야 함
    정말 사랑스럽고 얼굴에 큰 미소가 번짐
    현대 기술은 전부 안쪽에 숨겨지고 나무 구조만 보이는 덕분에, Harry Potter에 나올 법한 마법 같은 느낌이 남
    • 미쳤다! Bluetooth로 움직이는 보행 테이블은 2024년 예상 목록에 전혀 없었는데, 정말 마음에 듦
    • Discworld를 말하는 거겠지!
    • 아니, 그러지 말고 글 전체를 읽어야 함
      정말 훌륭한 글임
    • 최종 결과를 먼저 보고 싶은 사람들을 위한 영상 링크: https://www.youtube.com/watch?v=xKDY4yWxfJM
  • Terry Pratchett의 Discworld, 특히 Rincewind 책에 나오는 The Luggage가 떠오름
    현실 버전을 보게 될 줄은 몰랐고, 정말 멋짐
    • 처음 떠오른 것도 The Luggage였음
      GNU, Sir Terry
  • 고전적인 HN식 “근데 왜?” 질문은 필요 없음
    테이블이 주인에게 맥주와 간식 그릇을 얌전히 가져다주는 영상이 모든 걸 말해줌
    • 이제는 숨겨진 카메라와 머신 비전이 달려서 순한 강아지처럼 따라다니는 버전이 갖고 싶어짐
      “잠깐 다녀올게, 테이블 산책 좀 시키고 올게”
    • 바퀴를 쓰면 훨씬 쉽게 같은 일을 할 수 있었겠지만, 그러면 재미가 없잖아?
  • 아름답다. 다리 움직임이 거대한 바퀴벌레 같은 곤충을 떠올리게 함
    이런 커피 테이블을 갖고 싶고, 사실 모터도 없어도 될 것 같음
    그냥 밀면 고정 방향 바퀴가 달린 테이블처럼 부드럽게 걸어갈 수 있어 보임
    • 제대로 연결된 다리 3개 세트는 바퀴처럼 동작하는 것 같고, 그게 정말 멋짐
  • de Carpentier라는 사람이 멋진 목공 프로젝트를 했다니 이름과 잘 어울림
    • 합작 프로젝트였을지도?
  • 어떤 사람들은 정말 창의적임
    Carpentopod가 주인에게 맥주와 감자칩을 가져다준 뒤, 덜 유능한 정적인 동료 옆에 예의 바르게 주차하는 모습에서 크게 웃음이 났음
    이런 환상적인 창작물을 더 보고 싶음
  • Theo Jansen의 strandbeest가 떠오름: https://news.ycombinator.com/item?id=41347016
    최근 HN에도 올라왔던 것
  • 진짜로 미소가 지어졌음. 아주 잘 만들었고, 생체 기계 같은 분위기가 강함
  • 이걸 상자 형태로 만들고 다리에 작은 가짜 발을 붙이고 싶음
  • 오, 멋지다! 원격 조종 strandbeest네
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