협업 로봇: 기계 근육에 인간의 정교함을 더하다
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협업 로봇: 기계 근육에 인간의 정교함을 더하다
  • 신동윤 기자
  • 승인 2018.03.08 09:00
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사람들이 처음 만들어낸 로봇이라는 개념은 매일의 지루한 작업을 수행함으로써 필멸의 주인을 돕는 인간을 닮은 자동장치였다.

예를 들어, 체코의 작가 카렐 차펙(Karel Čapek)은 집과 정원에서 사람을 닮은 로봇(일반적으로 Robot이라는 단어는 슬라브어의 작업을 의미하는 Robota에 뿌리를 두고 있다고 추측된다)이 가사를 수행하는 것을 묘사했다. 차펙의 1921년 연극 ‘로숨의 유니버셜 로봇(Rossumovi Univerzální Roboti)’은 최소한 처음에는 기쁘게 가사일을 하는 로봇에 대한 내용을 담고 있다.

그러나 이제는 인간화된 ‘서비스’ 로봇이 차펙이 그렸던 가능성을 실제로 실현해 나가기 시작했다. 최근 급격하게 발전한 컴퓨팅 성능과 인공지능(AI), 전기-기계 기술로 인해 특정 분야(예를 들면 선진국 인구의 고령화에 대응하기 위한 방안으로)에서 상업용 서비스 로봇이 소개되기 시작했다.

산업용 로봇의 혁명

서비스 로봇이 등장하기 전에는 로봇 공학의 발전은 주로 제조업 등의 산업에 의해 주도돼 왔다. 전자공학과 소프트웨어가 로봇 기술을 실제 사용할 수 있는 수준으로 끌어올리고, 가격을 크게 낮추면서, 로봇은 1970년대부터 파이프라인을 연마하거나 자동차를 용접하고, 페인트칠을 하 저렴하게 만들었을 때, 로봇은 1970 년대에 파이프 라인을 연마 및 연마하고, 자동차를 함께 용접하고, 냉장고에 페인트 칠을 하거나 가구를 조립하는 조립 라인 등에 도입되기 시작했다. 반복적이고 정밀하며 실수없는 작업이 필수적인 대량생산 분야에서 로봇은 인간을 점차 밀어내기 시작했다. 제조업체는 휴식이나 병가, 급료 인상 또는 노동 조합을 요구하지 않는 로봇의 채택을 점차 늘려 나가기 시작했다. 물론 산업용 로봇은 값이 싸지 않지만, 초기 투자 비용을 보전할 수 있도록 수년에 걸쳐 안정적인 서비스를 제공하기 때문이다.

오늘날의 산업용 로봇은 공상과학 소설 속의 기계 인간과는 전혀 다른 모습을 보여준다. ISO(International Organization for Standardization)은 산업용 로봇을 ‘3 축 이상의 프로그래밍이 가능한 자동제어, 재프로그래밍이 가능한 다용도 조작기기로, 산업 자동화 분야에서 사용하기 위해 고정식 또는 이동형으로 구성될 수 있다’고 정의하고 있다. 즉, 산업용 로봇은 공장에서 강력하고 거대한 팔로, 작업을 신속하고 반복적으로 정확하게 수행하는 기기를 말한다.

인간 작업자와 로봇의 팀 작업

그러나 인간은 여전히 ​​제조 분야에서 중요한 역할을 수행한다. 체력이나 속도, 정밀도가 부족한 인간 작업자들은 손재주와 유연성, 문제 해결 능력으로 이를 보완한다. 그리고 전세계의 많은 지역에서 노동력은 아직 저렴한 수준을 유지하고 있다. 따라서 저렴합니다. 따라서 제조 상품의 종류가 자주 바뀌고, 다양한 종류의 숙련된 기술이 필요한 까다로운 조립 과정에는 아직도 인간 작업자가 훨씬 유리하다.

로봇과 인간의 영역 사이에는 두 영역의 재능이 조합됨으로써 제조 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 영역이 있다. 상대적으로 소량 생산을 하는 경우, 그리고 비교적 고 부가가치 제품을 제조할 경우가 바로 이런 경우에 해당한다. 로봇으로 부품 선택이나 작업자에게 부품을 가져오고 조립할 수 있도록 들어 올리는 등의 반복되는 조립 공정의 일상적인 작업을 자동화해 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

이는 자동차 생산 라인의 거대한 산업용 로봇이 할 수 있는 작업이 아니다. 우선 기존의 산업용 로봇은 지나치게 비싸고, 거대한 규모와 무게, 힘으로 인해 작업자의 안전을 위협할 수 있기 때문이다. 산업용 로봇과 함께 근로자를

이것은 자동차 조립 라인의 금속 괴물을위한 직업이 아닙니다. 하나는 구매와 운영에 비용이 너무 많이 들고 더 중요한 것은 정점 육식 동물과 마찬가지로 인간에게 위험하다는 것입니다. 이런 산업 로봇과 인간 작업자가 함께 일하는 것은 마치 동물원의 사자 옆에 아이를 두는 것이나 마찬가지로 재난의 발생은 필연적이다.

그래서 새로운 유형의 ‘친숙한’ 로봇이 이 틈새 시장을 채우고 있다. 간단히 말해 협업 로봇 (Cobot, 코봇)이라고 부르는 이 기계는 가볍고 일반적인 사람 정도의 크기에 저렴하기 때문에 동료 인간 작업자들에게 큰 위화감을 주지 않는다.

코봇 디자인에서 주의해야 할 문제

코봇 설계는 까다로운 작업이다. 다양한 조립 라인 작업을 수행하는 것은 그리 간단하지 않지만 충분히 해결할 수 있는 문제다. 더 큰 문제는 주변의 인간 작업자가 다치지 않도록 해야 한다는 것이다. 엔지니어는 힘이나 속도, 반복성과 같은 작동 매개 변수를 동작 센서와 힘 제한 장치, 최적화된 설계(핀치 포인트 제거 등)와 같은 안전 요소와 결합해야 한다. 인간 작업자가 작동 범위에 들어가면 코봇을 멈추기 위해 센서를 사용하는 것은 상대적으로 간단한 방법이지만, 인간과 로봇이 상호작용해야 할 경우가 있다면, 이런 방법은 사용하기 쉽지 않다. 따라서 코봇의 관절 부분을 작업자에게 너무 큰 충격을 가하지 않도록 어느 정도의 유격을 갖출 필요가 있다. 반대로 오늘날의 산업용 로봇은 이런 유격을 없애기 위해 높은 정밀도와 정확도를 갖춘 조인트를 갖추고 있다. 이런 정확도를 유지하면서 안전을 위한 여유를 제공하기 위해서는 새로운 설계 기법이 필요하다.

하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어에서도 문제는 존재한다. 산업용 로봇은 숙련된 기술자가 프로그래밍해야 한다. 새로운 모델의 자동차 제조 라인을 구성할 필요가 있을 때, 하기 위해 어쩌다 한번 이뤄지는 업데이트가 필요한 경우, 이전 모델과 함께 용접하는 것이 그리 큰 문제는 아니다. 반대로 코봇은 새로운 제품의 빈번한 출시에 대처하기 위해 인간 작업자들이 쉽게 프로그래밍할 수 있어야 한다. 예들 들면 로봇 팔을 수동으로 정해진 위치에 이동시키는 것과 같은 간단한 방식으로 기계의 작업 순서를 학습시킬 수 있어야 한다. 그러나 이러한 간단한 프로그래밍을 지원하기 위해 기반이 되는 복잡한 구조는 아직 완벽하게 개발되지 않은 상태다.

코봇의 디자인은 아직 초기 단계에 있으며, 이를 위한 지침은 아직 충분치 않은 상황이다. 협업 로봇에 대한 국제 안전 표준은 작업장에 대한 첫 번째 모델의 도입과 병행해 개발되고 있다. ISO 10218 표준은 협업 로봇에 대한 몇 가지 특정 부분에 대한 지침을 제공하며, ISO 15066은 협업 작업에 대한 대략적인 몇 가지 규칙을 규정하고 있다. 현재 ISO 기술위원회(Technical Committee, TC) 184/SC 2(로봇과 로봇 기기를 위한)가 초안을 작성한 기술 표준(Technical Specification, TS)은 국제 표준보다 한단계 하위의 개념으로, 코봇 디자인을 위한 지식 체계에 훨씬 더 많은 정보를 제공할 것을 약속하고 있다.

그리고 이런 코봇의 등장은 생각보다 훨씬 빨리 이뤄질 수 있다. 영국 바클레이 은행의 분석가들은 코봇 시장이 2015년 1억 1600만 달러 규모에서 2025년에 이르면 115억 달러까지 성장할 것으로 추정하고있다. 이는 대략 현재 산업용 로봇 시장 전체에 해당하는 거대한 규모이다.

 

 

Written by 스티븐 키핑(Steven Keeping) & Provided by 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)

 

스티븐 키핑은 영국의 브라이튼대학(Brighton University)에서 BEng 학위를 취득한 후, 유로썸(Eurotherm)과 BOC의 전자 부분에서 7년간 근무했다. 그는 이후 일렉트로닉 프로덕션(Electronic Production)를 비롯해 트리니티 미러, CMP, RBI, 등 전자제품 제조, 테스트와 관련된 매체에서 13년간 수석 편집과 출판 관련 업무를 진행했다. 현재 그는 전자 전문 프리랜서 기자로 일하고 있다.

 

[편집자 주] 본 기사는 글로벌 전자부품 유통회사인 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)의 후원을 바탕으로 진행되는 EPNC의 단독 외부 기고입니다.



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