귀여운 촌아의 작은상자

조인트 Joint를 생성하여 물체와 ‘연결’하게 되면 조인트 Joint는 고정되어 움직이지 않습니다.

단, 조인트 Joint가 물체 Object에 움직임을 부여합니다. 하지만 복잡한 움직임을 물체 Object에

적용하기 위해서는 생성된 물체 Object에 조인트 Joint를 ‘고정’해야 하는 경우가 생깁니다.

정리하면 조인트 Joints에 물체 Object를 ‘연결’하는 것이 아닌 물체 Object에 조인트 Joints를 ‘고정’하기도 해야 합니다.

물체 Object와 조인트 Joints를 서로 ‘고정’하는 방법은 조인트 Joint를 ‘연결’하기 전에 고정시켜야 하는

물체 Object와 그룹으로 만들면 됩니다. 이때 조인트 Joint는 물체 Object에 ‘고정’되어 붙어 있게 되며

이 물체 Object를 선택하면 Sketchy Physics Inspector에 ‘고정’된 조인트 Joint는 Internal로 표시되게 됩니다.

먼저 원하는 물체 Object의 정확한 움직임을 알고 있는 것이 중요합니다.

지금의 예에서는 여러 곳에 쓰이고 있는 회전운동을 직선 왕복운동으로 바꾸어주는 구조를 만들어 보겠습니다.

이 운동 변환 장치는 슬라이더 크랭크 기구로 크랭크(회전운동부)와 슬라이더(직선 왕복운동부)

그리고 이를 연결하고 있는 커넥팅 로드로 구성되어 있습니다. 이 기구의 기본 구조를 알고 있다면

가장 먼저 필요한 구조를 그려줍니다.

크랭크에는 모터 Motor 조인트 Joint와 ‘연결’되고, 크랭크에는 커넥팅 로드와 연결될 힌지 Hinge 조인트 Joint가 크랭크에

‘고정’되어야 합니다. 커넥팅 로드는 크랭크의 ‘고정’된 힌지 Hinge와 ‘연결’되고, 슬라이더 기구는 커넥팅 로드의 ‘고정’된

힌지 Hinge 조인트 Joint와 ‘연결’되어야 합니다. 마지막으로 슬라이더 기구가 직선 운동을 하기 위해서 슬라이더 Slider 조인트 Joint와 ‘연결’되어야 합니다.

따라서 크랭크의 힌지 Hinge와 서로 ‘고정’되어야 하고 커넥팅 로드의 힌지 Hinge와 서로 ‘고정’되어야 합니다.

조인트 Joint를 ‘연결’하기 전에 ‘고정’해야 하는 조인트 Joints를 물체 Object와 고정시켜야 합니다.

하는 조인트 Joint를 물체와 ‘고정’하는 방법은 간단합니다. 물체 Object와 조인트 Joint를 하나의 그룹으로 묶어주면 됩니다.

위와 같이 고정되어야 하는 조인트 Joint와 물체 Object를 한번에 선택한 뒤 그룹으로 만들면 됩니다.

주의할 점은 물체 Object의 경우 그룹 내의 그룹과 같이 여러 그룹 내에 물체 Object를 그룹화해도

올바르게 물체 Object를 인식하지만 조인트 Joint의 경우 하나의 그룹에만 위치시켜야 합니다.

그 다음 아래와 같이 커넥팅 로드와 힌지 Hinge를 그룹으로 만들어 조인트 Joint를 ‘고정’합니다.

이렇게 조인트 Joint와 ‘고정’된 물체 Object를 선택하면 왼쪽의 Sketchy Physics Inspector에서 ‘고정’된 조인트 Joint를

볼 수 있습니다. 물체 Object에 조인트 Joint를 ‘연결’하게 되면 Connected To로 표시되며 위와 같이 고정하게 되면

Internal로 표시되는 것을 볼 수 있습니다.

그 다음 크랭크(+힌지 Hinge)와 모터 Motor를 조인트 커넥터 Joint Connector를 이용하여 ‘연결’합니다.

다음 크랭크의 힌지 Hinge와 커넥팅 로드를 조인트 커넥터 Joint Connector를 이용하여 ‘연결’합니다.

다음 슬라이더 기구와 커넥팅 로드의 힌지 Hinge와 슬라이더 Slider 조인트 Joint를 한꺼번에 ‘연결’합니다.

위의 과정을 모두 마친 후에 시뮬레이션을 해보면 아래와 같이 슬라이더 기구가 직선 왕복운동 하는 것을 볼 수 있습니다.

다음으로 각각의 기구를 선택하여 Sketchy Physics Inspector를 확인해 보면 회전하고 있는 요소인 크랭크의 경우

힌지 Hinge는 Internal로써 물체와 ‘고정’되어 그룹으로 묶여있고, 모터 Motor는 Connected To로 ‘연결’되어 있습니다.

다음 커넥팅 로드의 경우

같은 그룹으로 묶여 있는 힌지 Hinge의 경우 Internal로 커넥팅 로드와 ‘고정’되어 있고,

크랭크에 그룹으로 묶여 있는 힌지 Hinge의 경우 Connected To로 커넥팅 로드와 ‘연결’되어 있습니다.

마지막으로 슬라이더 기구의 경우

커넥팅 로드와 그룹으로 ‘고정’되어 있는 힌지 Hinge와 슬라이더 Slider 조인트 Joint와 한꺼번에 ‘연결’되어 있습니다.

먼저 적당한 물체 Object를 생성하고 서보 Servo 조인트를 선택하여 생성합니다.

서보 Servo 조인트 Joint는 힌지 Hinge와 비슷하게 생겼습니다.

(서보 Servo의 정확한 의미는 직접 찾아보는 것을 권장합니다.)

생성하는 방법도 힌지 Hinge와 같으며 생성한 물체와 조인트 커넥터를 이용하여 연결합니다.

위와 같이 조인트 Joint를 연결한 후 시뮬레이션을 실행하면 아래와 같이 컨트롤 판넬 Control Panel이 나오는 것을 볼 수 있습니다.

아래의 servo4357의 슬라이더를 움직여 보면 이에 맞추어 물체가 회전하는 것을 알 수 있습니다.

서보 Servo는 컨트롤러를 이용하여 물체 Object를 원하는 위치로 회전시키는 조인트 Joint 입니다.

서보 Servo를 선택하여 왼쪽에 있는 Inspector에서 세부 설정을 하겠습니다.

최소 min/최대 max 회전 각도를 설정하거나 가속 accel/감속 damp를 설정할 수 있습니다.

최소 min/최대 max는 컨트롤러에 따른 물체 Object가 회전 각도를 설정하며

가속 accel/감속 damp의 경우 컨트롤러에 따른 물체 Object의 회전 속도에 대한 것으로

가속 accel의 값이 클 수록 원하는 위치로 회전시킬 때 빠르게 움직입니다.

감속 damp의 경우 값이 클수록 물체 Object가 움직이기 어려워 집니다.

따라서 느리게 움직이게 됩니다.

(damp의 경우 정확하게는 감속보다는 감쇠가 맞는 표현이며 accel 값과 비율로 Object의 속력을 결정할 수 있습니다.)

피스톤 Piston 조인트 Joint는 이전의 슬라이더 Slider 조인트 Joint와 비슷하게 생겼습니다.

조인트 Joint를 생성하는 방법도 슬라이더 Slider와 똑같으며 기준점을 선택하고 직선으로 움직일 방향/거리를 설정합니다.

다음 조인트 커넥터 Joint Connector를 이용하여 아래와 같이 물체 Object와 연결합니다.

피스톤 Piston은 슬라이더 Slider에 컨트롤러가 부여된 조인트 Joint와 같습니다.

즉, 시뮬레이션을 했을 때 컨트롤 판넬 Control Panel에 컨트롤을 할 수 있는 슬라이더가 나오게 됩니다.

이 컨트롤러에 따라 물체 Object의 직선 위치를 조절할 수 있습니다.

min/ 최대 max의 경우 직선 이동거리를 설정할 수 있고,

가속 accel/감쇠 damp는 위의 서보 Servo에서 설명한 것과 같습니다.

모터 Motor 조인트 Joint의 도구 아이콘은 힌지 Hinge와 모양이 같지만 색깔만 다르게 생겼습니다.

또한 이름에서 알 수 있듯 물체 Object에 회전을 추가하는 요소로써 먼저 조인트 Joint를 생성하여 물체 Object와 연결합니다.

모터 Motor와 연결된 후 시뮬레이션을 실행하면 컨트롤 판넬 Control Panel에 조절을 할 수 있는

컨트롤러가 나오고 이 컨트롤 슬라이더를 이용하여 가속/감속을 할 수 있습니다.

최대 가속 maxAccel/감쇠 damp만 설정할 수 있습니다.

힌지 Hinge 조인트 Joint를 생성하고 물체 Object와 연결한 후 힌지 Hinge에 대해 직접적인 설정을 할 수 있습니다.

먼저 힌지 Hinge 조인트 Joint를 생성하고 물체 Object와 연결합니다.

다음 연결된 조인트 Joint를 선택하면 왼쪽의 UI 창인 SketchyPhysics Inspector에 조인트 Joint의 설정을 할 수 있습니다.

힌지 Hinge의 경우 회전 요소이므로

min/max는 최소/최대 회전 각 angle으로 적용되며

accel/damp는 가속/감쇠로써 회전의 가속과 감속에 대한 설정입니다.

하지만 물체 Object를 회전시키는

요소 조인트 Joint는 서보 Servo와 모터 Motor가 있으므로 설정하는 것을 권장하지 않습니다.

(하지만 가속 accel/감속 damp를 설정하면 힌지 Hinge 축을 줌심으로 물체 Object가 회전하기 됩니다.)

힌지 Hinge의 최소 min/최대 max를 설정하면 설정 값의 단위는 도(Degree, °)이고,

최소 min 값은 최대 max 값보다 작아야 합니다. 이 설정값으로 회전 하는 양을 제한할 수 있습니다.

슬라이더 Slider를 생성하는 방법은 힌지 Hinge와 매우 비슷하며

다른 점은 슬라이더 Slider는 물체가 설정한 방향으로 직선 이동할 수 있도록 하는 조인트 Joint 입니다.

따라서 슬라이더 Slider를 원하는 위치에 클릭한 뒤 앞/뒤로 이동할 방향과 길이를 설정하면 됩니다.

올바르게 슬라이더 Slider를 생성한 후 조인트 커넥터 Joint Connector를 이용하여 물체 Object와 연결합니다.

연결이 된 후 시뮬레이션 해보면 단순히 설정된 방향/길이로만 직선으로 움직일 수 있습니다.

연결된 후 슬라이더 Slider 조인트 Joint를 선택하면

왼쪽의 UI 창인 SketchyPhysics Inspector에 조인트 Joint의 설정을 할 수 있습니다.

슬라이더 Slider를 처음 생성할 때

적용한 방향의 길이만큼 최대 max 이동거리가 정해집니다.

따라서 처음 슬라이더 Slider를 생성하면

최대 max 이동거리가 이미 설정되어 있습니다.

최소 min/최대 max 이동거리를 수정하여

처음 슬라이더 Slider를 생성한 점으로 부터의 이동거리를 제한할 수 있습니다.

(최소 min/최대 max 값을 각각 0으로 하면

설정한 축으로 무한하게 움직일 수 있습니다.)

가속 accel/감쇠 damp는 영향을 끼치지 않으므로 설정하지 않는 것이 좋습니다.

아래의 그림과 같이 힌지 Hinge/슬라이더 Slider는 물체 Object에 하나만 생성하여 연결해도 되지만

조인트 Joint를 하나만 연결할 땐 물체 Object의 한 쪽에만 연결됩니다.

하지만 한쪽에만 불균형하게 조인트 Joint를 생성하여 연결하면 조금 복잡한 움직임이나 물체에서

생각한대로 움직이지 않을 수 있습니다. 그러므로 될 수 있으면 다음과 같이 좌우 대칭이 되도록 조인트 Joint를 연결합니다.

하지만 반드시 조인트 Joint의 회전축이나 이동 방향을 일치시켜야 합니다.

힌지 Hinge는 우리말로 경첩으로 하나의 축에 대한 회전은 자유롭지만 수평/수직으로는 고정된 점입니다.

물체 Object에 힌지 Hinge 조인트를 적용하기 위해서는 다음과 같이 원하는 위치를 클릭한 뒤 회전축을 지정 합니다.

하지만 힌지 Hinge 조인트 Joint를 생성한 것뿐이며 물체 Object에 이 조인트를 부여한 것이 아니기 때문에

시뮬레이션을 했을 때 전혀 원하는 대로 움직임이 적용되지 않습니다.

위와 같이 조인트 Joint (힌지 Hinge를 포함한 모든 조인트 Joints들)는 단순히 생성하는 것으로 물체 Object에 적용할 수 없고,

조인트 커넥터 Joint Connector를 이용하여 조인트 Joint와 물체 Object를 연결해야 합니다.

물체 Object와 조인트 Joint를 알맞게 생성한 후에 조인트 커넥터 Joint Connector 도구를 클릭하고

물체 Object와 조인트 Joint를 컨트롤 ctrl 키를 이용하여 한번에 선택합니다.

(컨트롤 ctrl 키를 누른 채로 물체 Object와 조인트 Joint를 선택)

위와 같이 조인트 Joint 그룹은 노란색, 물체 Object는 파란색 테두리로 표시되면 올바르게 연결되었습니다.

또한 스케치업의 선택 툴을 이용하여 물체를 선택해보면 SketcyPhysics Insperctor에 힌지 Hinge와 연결된 것을 볼 수 있습니다.

조인트 Joint를 생성할 때 각 조인트 Joint의 이름은 조인트 명(Hinge, Slider 등등)에 고유의 번호가 부여되는 방식으로 생성됩니다.

위와 같이 물체 Object와 조인트 Joint가 제대로 연결된 후에 시뮬레이션으로 확인 할 수 있습니다.

조인트 Joint에 따라서 SketchyPhysics Control Panel에 컨트롤러 Controller가 있기도 합니다.

위의 그림과 같이 지정한 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다.

또한 중력에 의해 물체 Object는 아래를 향하게 되며 물체 Object를 클릭하여 자유롭게 회전시킬 수 있습니다.

스케치 피직스(Sketchy Physics 이하 SP)는 물리적인 물체를 스케치업의 그룹으로 된 모델만 인식합니다.

따라서 Sketchy Solids 도구를 이용하여 바로 물체를 생성할 수도 있지만

직접 그린 후 그룹으로 설정하여 물체 Object를 만들 수도 있습니다.

그러나 복잡한 물체 Object를 생성하기 위해 직접 그린 후 그룹으로 지정하고 형태 Shapes를 설정할 경우

올바른 형태를 설정하더라도 원하는 결과가 나오지 않는 경우가 발생합니다.

특히 축의 방향에 따라 형태 Shapes가 크게 다른 물체 Object에서 발생하는데 다음 그림을 예로 들 수 있습니다.

원통 Cylinder 모양의 물체를 직접 그린 뒤 형태 Shapes 옵션을 cylinder로 올바르게 설정했으나

예상한 결과와 다르게 원통의 방향이 다르게 설정된 것입니다. 이러한 오류는 간단하게 수정할 수 있습니다.

위와 같이 형태 Shapes 옵션이 적용되어 있는 상태에서 물체 Object를 우클릭 또는 더블 클릭하여 그룹편집을 합니다.

이 때의 그룹편집을 보면 그룹 내에 따로 설정되어 있는 축을 볼 수 있습니다.

이러한 그룹 내의 축을 이용하여 SP에서 Shapes의 방향을 인식합니다. 따라서 메뉴의 뷰 > 도구모음 > 축조 도구를 활성화하고

축 도구를 이용하여 그룹 내 축의 방향을 바꾸어 줍니다.

잘못 설정된 형태 Shapes를 보면 원통 Cylinder의 방향이 파란축이므로 새로 설정할 파란축을 설정하기 전의

초록축 방향으로 설정하면 됩니다.

이제 SP의 시뮬레이션을 실행하고 상태 State 옵션의 Showcollision을 체크하여 확인하면 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.

위와 같이 SP에서 인식할 수 있는 여러 형상 Shapes을 조합해야 합니다.

ㄱ자 모양의 물체를 만들 때 아래와 같이 한번에 ㄱ자 형태를 만들면

상태 State의 Showcollision을 선택, 시뮬레이션 할 때 물체의 형상은 Box 형태로 인식합니다.

올바르게 ㄱ자 형태를 만들기 위해 box 형태의 물체 두 개를 만들어 그룹으로 만들어야 합니다.

SP에서 인식할 수 있는 물체의 형상 Shapes을 기본단위로 생각하고

복잡한 형상의 물체를 이 기본 단위로 쪼개서 그룹으로 된 모델을 만든 후 전체를 그룹으로 만들어야 복잡한 형상의 물체를 만들 수 있습니다.

다음으로 속이 비어있는 원통형 물체를 만들어 보겠습니다.

지금까지 만들었던 모든 물체는 외형에 대해서만 생성했지만 이번에는 속이 비어있는 형태의 물체를 생성해보겠습니다.

스케치업에서 곡선은 작은 직선을 이용하여 표현합니다.

원통의 경우에도 같으며 속이 비어있는 원통형 모델 또한 이와 같은 원리로 만들어주면 됩니다.

먼저 적당한 경사를 만들어 준 뒤 끝점이 수직하도록 원을 생성합니다.

그 다음 원의 선 요소의 중간점이 수직을 향하도록 회전합니다.

오프셋 툴을 이용하여 원통의 빈 부분이 될 원을 그려줍니다.

원 통의 한 부분 선 그리기 툴을 이용해 그려준 뒤 나머지 부분은 지워줍니다.

원 통의 한 부분을 밀기/끌기 툴을 이용하여 길게 만들어줍니다.

원통 모델의 내부는 빈 공간이 되므로 앞/뒤 면을 제거합니다.

다음 원통에 각각 연결될 부분들을 요소정보의 부드럽게 속성을 적용합니다.

이렇게 준비된 모델을 그룹으로 만들어줍니다.

지금까지 생성된 모델의 형태 Shapes는 Box 형태인 것을 볼 수 있는데 이전에 원을 회전시킨 이유가 여기 있습니다.

회전하지 않은 모델과 중심점을 수직 방향으로 회전시켜준 모델의 showcollision을 보면 회전하지 않는 모델은 Shapes가

비틀어져 있는 것을 볼 수 있습니다.

따라서 이를 이용하여 원통형으로 만들어 줄 경우 다음과 같이 매끄러운 원통을 올바르게 만들 수 없습니다.

(물론 수정할 수 있지만 위에서 소개한 방법이 간단하고 쉽습니다.)

다시 원통 모델 만들기로 돌아와서, 생성해 둔 원통 요소의 한 부분을

회전툴을 이용하여 복사/회전 이동으로 속이 빈 원통 모양을 만들어 줍니다.

이 요소들을 그룹으로 한번에 묶어서 속이 빈 원통형 모델로 만들어 줄 수 있습니다.

이렇게 생성된 모델은 속이 비어있는 형태로 시뮬레이션을 실행할 때 올바르게 실행됩니다.

Sketchy Physics는 모든 물체 Object를 그룹으로 설정/정의 해야 인식할 수 있습니다.

하지만 아래 그림과 같이 복잡한 형상을 그룹으로 만들고 시뮬레이션을 하면

복잡한 형상 그대로 인식하지 않는 것을 볼 수 있습니다.

아래와 같은 형상을 만들고 시뮬레이션하면 한쪽으로 기울어져야 하지만 단순한 박스 형태로 인식하는 것을 알 수 있습니다.

SP에서는 물체 Object는 그룹으로 인식합니다. 하지만 그 물체의 형태 Shapes는 그 그룹의 모양으로 인식하지 않고

Shapes 옵션으로 인식하기 때문에 복잡한 형상 Shapes은 제대로 인식하지 못 합니다.

예를 들어 Sketchy Solids의 Create a cone 을 이용하여 콘 cone 모양의 물체를 만든 후

원래의 Shapes 속성인 cone 대신 다른 형상 Shapes 옵션을 주게 되면 콘 모양으로 인식하지 않는 것을 볼 수 있습니다.

원래 형상 Shapes가 콘 cone으로 되어있지만 구 sphere 모양으로 바꾸게 되면

콘 cone 모양을 제대로 인식하지 않고 일부분은 겹치기도 하고 구 모양으로 구르게 됩니다.

즉, 물체로 인식하고 물리적 속성을 부여하는 것은 그룹 개체에 하지만 그 물체 Object의 형상은 Shapes 옵션으로 인식하는 것입니다.

그렇다면 SP가 실제로 어떤 형상 Shapes로 물체를 인식하고 있는지 확인해야 합니다.

이때 물체 Object의 상태 State를 showcollision으로 설정하면 시뮬레이션 했을 때 물체 Object가 어떤 형상 Shapes인지 보여줍니다.

위에서 생성한 콘 cone의 경우 형상 Shapes를 구 Sphere로 설정하였기 때문에

검은 선으로 표현된 물체의 형상 Shapes을 보면 구 모양으로 인식하고 있습니다.

처음에 만들었던 물체들도 그려진 모양으로 인식하는 것이 아니라 단순한 박스 형태로 인식하고 있습니다.