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[DT Quarterly 4호]중소 제조공정 자동화에 최적화된 산업용 협동로봇의 진화

글. 박종훈 뉴로메카 대표



협동로봇(collaborative robot 또는 cobot)은 ISO 10218-1과 ISO 13849-1 등의 엄격한 안전 기준을 만족하여 안전펜스 없이 작업자와 작업 공간을 공유하고, 작업자와의 물리적인 상호작용을 허용하는 다관절 로봇이다. 또한 다품종 변량생산이 주요한 의제인 4차 산업혁명의 부상과 제조업 선진국에 불어닥친 노동력 감소에 대처하기 위한 실질적인 대안으로서 2010년 이후 중소 제조기업을 중심으로 산업현장에 도입되기 시작했다.

협동로봇 시장은 전통적 산업용 로봇이 외면해온 중소 제조기업의 공정 자동화를 중심으로 향후 5년 간 40%대의 높은 연평균 시장 성장률을 달성하여 2026년 전체 산업용 로봇 시장의 30% 이상을 차지할 것으로 기대되고 있다.

협동로봇을 기존의 산업용 로봇과 비교할 때 기능적인 측면의 가장 큰 차이점은 충돌감지(collision detection), 직접교시(direct teaching), 그리고 사용자인터페이스(UI/UX)이다.

뉴로메카는 효과적이고 경제적인 중소 제조공정 자동화를 위해 협동로봇 인디(Indy), 전 방향 구동 자율이동로봇 모비(Moby), 고속 델타로봇 디(D), 협동형 산업용로봇 아이콘(ICoN) 등의 다양한 로봇 플랫폼을 기반으로 자동화 구독 서비스 인디고(IndyGo), 협동로봇 원격 유지보수 관리 서비스 인디케어(IndyCare) 등의 RaaS(robot-as-a-service) 플랫폼을 제공하고 있다.



1. 협동로봇 기술의 진화


협동로봇은 단순한 로봇의 범주를 초월하여 로봇 자동화 플랫폼으로서 안전 기술, 교시 기술, 확장 기술의 세 가지 기술을 바탕으로 활발하게 개발이 이루어지고 있다.

안전 기술은 로봇이 사람과의 접촉이나 충돌 등의 상황에서 위험을 예방하거나, 감소시키기 위한 안전기능을 구현하는 기술이다. 외부와의 접촉이 예상되거나 실제 접촉했을 때를 감지하는 충돌감지 기술과, 충돌에 의한 안전을 보장하기 위해 로봇을 멈추거나 속도를 제어하는 등의 로봇의 운동을 변경하는 안전지능 기술로 구성된다.

교시기술은 로봇이 수행해야 할 작업을 로봇에게 알려주고 이를 기반으로 로봇 모션을 생성해 내는 작업 기술이다. 사용자의 작업 의도대로 로봇이 교시될 수 있도록 로봇의 운동 상태를 실현하는 의도교시 기술과, 사용자의 운동에서 로봇의 모션 궤적을 생성해 내는 경로교시 기술로 구성된다.

협동로봇이 산업 각 분야의 광범위한 공정에 활용되려면 협동로봇 외의 다양한 로봇 및 장치들이 필요하며 이들을 통합하여 공통의 기반 서비스를 용이하게 구현하기 위한 플랫폼 기술과, 애플리케이션 도메인 지식이 통합되어 특정 응용시장에 대처하기 위한 솔루션 기술이 필요하다.

2. 협동로봇 적용의 진화


협동로봇 템플릿 기반 자동화


협동로봇 기반 제조 및 비제조 공정 자동화에 있어 현실적으로 가장 어려운 문제는 파편화된 수많은 공정 요구를 효과적이고 경제적으로 대응하기 위한 시스템 통합 기술이다.

뉴로메카의 템플릿(template)은 유사한 카테고리의 공정들의 자동화에서 공통적으로 요구되는 작업들을 수행하기 위해 협동로봇을 중심으로 필요한 공정 장치들이 통합된 하드웨어와 공정을 정의하는 레시피를 처리하는 소프트웨어로 구현된다. 현재 뉴로메카는 팔레타이징, 용접, CNC 머신텐딩 등의 일반 제조 공정 템플릿과 다양한 커피 및 튀김 조리, 즉석 피자 조리 등에 적합한 조리 공정 템플릿을 제공한다.



협동로봇 기반 자동화 구독플랫폼 서비스


많은 중소 제조기업에서 협동로봇의 도입 및 운용, 유지보수 측면의 경제적, 기술적 어려움을 토로하고 있다. 뉴로메카의 인디고는 공정 분석, 자동화 시스템 설계, 설치, 운용, 그리고 유지보수에 이르는 협동로봇 자동화 시스템의 전 과정에 걸쳐 고객과 인디PD의 활동을 지원하는 서비스 플랫폼이다. 인디PD는 뉴로메카의 협동로봇 전문가로서 고객 사이트에 정기적으로 파견되어 자동화 공정과 로봇 모션을 프로그램하고 현장의 조업 엔지니어에게 기술을 전수한다. 고객 사이트의 자동화시스템은 인디케어 서비스를 통해 실시간으로 감시되고 유지보수가 진행된다.



협동형 산업용 로봇

뉴로메카는 고속 전류 제어를 지원하는 모터를 채용한 산업용 로봇에 뉴로메카 협동로봇 제어 알고리즘을 적용하여 협동형 산업용 로봇이라는 새로운 카테고리의 산업용 로봇을 출시했다. 협동형 산업용 로봇은 협동로봇의 안전성과 교시의 편리성을 산업용 로봇의 생산성과 결합한 혁신적인 제품이다.

3. 협동로봇과 함께 하는 자동화의 미래

협동로봇의 도래와 함께 로봇 자동화는 필수적인 선택의 하나로 자리 잡아갈 것으로 기대한다.


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