협동로봇이란?
협동로봇은 사람과 로봇이 같은 작업 공간에서 함께 작업할 수 있는 로봇을 말합니다.
기존의 로봇은 예를 들어 자동차 등의 제조 현장에서 조립, 운반 등을 하는 산업용 로봇이 주를 이루었으나, 설치 장소는 자동화 전용 라인으로 사람이 들어갈 수 있는 곳은 유지보수 등으로 한정되어 있었습니다.
이러한 자동화 전용 라인은 수작업에 비해 생산성이 비약적으로 향상되는 반면, 설계를 포함한 초기 투자비용이 많이 드는 데다, 작은 문제 발생이나 제조 품목 변경에 대한 유연성이 수작업에 비해 떨어집니다.
이런 가운데 2013년 규제 완화로 사람과 함께 작업하는 협동로봇의 도입이 가능해졌습니다. 협동로봇은 안전펜스 없이 사람과 같은 작업 공간에서 함께 일할 수 있어 인력난 해소에 도움이 됩니다. 기존 자동화 전용 라인에 비해 초기 투자비용을 절감할 수 있고, 라인 가동 중단 없이 추가 도입 등이 가능해 중소기업의 도입이 용이해졌습니다.
현재는 식품, 자동차, 전자부품 등 다양한 제조현장에서 활용되고 있으며, 음식업의 배식 로봇 등도 개발되어 일상생활에서도 볼 수 있게 되었습니다.
협동로봇의 사용 용도
협동로봇은 비교적 작은 크기로 좁은 작업 공간에서 세밀한 작업이 가능합니다. 카메라를 탑재해 영상 처리 능력을 갖춘 것이 일반적이기 때문에 다양한 산업 분야에서 도입되고 있습니다.
특히, 부품의 삽입 등은 기존에는 방향과 위치 등을 사람이 직접 설정한 상태로 라인에 공급했지만, 영상처리 능력의 확보로 로봇이 대량의 부품의 색상, 모양, 방향 등을 판별하여 피킹하여 다음 공정에 공급할 수 있게 되어 생산성 향상에 크게 기여하고 있습니다.
협동로봇의 원리
협동로봇은 기존 산업용 로봇보다 유연한 작업에 대응하며, 5축, 6축 등의 관절을 가지고 있어 고속, 고정밀 작업이 가능합니다. 또한, 카메라와 센서를 탑재해 영상 처리를 통해 대상물뿐만 아니라 주변 환경도 인식합니다. 로봇의 동작 지시를 팔에 달린 버튼으로 조작할 수 있는 모델도 있습니다.
또한 사람과 같은 작업 공간에서 협동하여 작업할 수 있도록 안전대책이 마련돼 있습니다. 많은 협동로봇은 형태가 둥글게 만들어 사람이 다치지 않도록 배려하고 있으며, 사람에 닿으면 센서가 감지해 동작을 멈추는 것이 대부분입니다.
또, 로봇 팔에 로봇의 상태를 표시하는 LED 라이트 기능을 탑재해 작동 상태를 확인할 수 있도록 고안된 제품도 있습니다. 도입 시 안전성을 고려한 설계가 되어 있지만, 위험성 평가를 통해 도입 사업자가 스스로 안전성을 확보하는 것이 필요합니다.
협동로봇의 기타 정보
로봇을 도입할 때는 산업용 로봇이든 협동로봇이든 상관없이 작업 동작을 정하고 로봇의 제어 시스템에 설정하는 티칭이 필요합니다. 티칭에는 다음과 같은 몇 가지 방식이 있습니다.
1. 오프라인 티칭
오프라인 티칭은 프로그램을 만들어 로봇에 설치하는 방식입니다. 컴퓨터만 있으면 만들 수 있지만, 실제 동작이나 환경을 확인하면서 만드는 것이 아니기 때문에 프로그래밍 오류의 가능성도 있고, 복잡한 동작이나 여러 대의 로봇이 동시에 작업을 하는 경우의 프로그래밍은 난이도가 높아집니다. 이에 대해 디지털 트윈 기술을 적용하여 실제와 같은 동작을 재현하는 접근이 진행되고 있습니다.
2. 온라인 티칭
온라인 티칭은 실제 현장에서 리모컨 조작을 하면서 그 동작 이력을 바탕으로 프로그램을 구성하는 방식입니다. 다양한 케이스를 가정하여 현장 실물로 진행하기 때문에 그 동안은 가동이 중단되어야 합니다.
3. 다이렉트 티칭
다이렉트 티칭은 사람이 직접 손으로 로봇을 움직여 로봇이 동작을 익히도록 하는 방식입니다. 로봇 팔에는 힘 감지 센서나 토크 센서 또는 토크 감지가 가능한 서보 모터가 내장되어 있습니다. 이를 통해 외부에서 가해지는 힘과 속도, 회전 각도를 자동으로 연산해 프로그램을 구성하는 방식이며, 특히 협동로봇에서 많이 도입되는 방식입니다.
4. AI를 활용한 티칭
최근에는 AI를 활용하여 작업 목표만 주면 AI가 자동으로 프로그램을 작성하는 기술이 개발되어 단시간에 쉽게 작업 프로그램을 작성할 수 있게 되었습니다.