국제 로봇전시회 협동로봇(Cobot) 사례

지난 11월29일(수)~12월2일(토) 4일간 일본 도쿄 빅사이트에서 2023 국제 로봇 전시회가 성황리에 개최되었다.

다양한 로봇이 전시된 가운데 입장객은 4일간 합계 148,125명이 방문하였다. 

고정도 3차원 비젼, 센서, 인공지능(AI) 기술을 융합한 제조업을 대표로하는 산업용 로봇이 많이 출품되었다.

식품업을 대상으로 한 협동로봇, 물류분야의 운반 로봇시스템도 관심을 끌었다. 농업과 의료 및

간호/간병의 서비스 로봇도 전시되어, 앞으로 로봇 시장의 확대를 예감할 수 있는 전시회였다.

이 전시회에 출품된 제품을 포함 그 외 최근 관심을 받고 있는 협동로봇을 몇 몇  아래에 소개한다.

화낙: 식품공장 협업로봇(CRX시리즈)

화낙은 2023국제로봇 전시회에 식품업 대응 사양의 로봇 제품군을 전시하였다. 

제조업 중 식품업에 대한 젊은이들의 취업기피 현상이 다른 업종 공장 보다 심각한 것으로 나타나고

있는 가운데 식품공장의 자동화 니즈가 높아지고 있다. 

화낙은 협동로봇 「CRX시리즈」로 가반 중량 5kg, 10kg, 20kg, 25kg 모델을 라인업하고 있느데, 이번에 이물질 혼입 방지 대책의 일환으로

CRX시리즈 전기종에 에폭시수지로 도장을 하고 식품기계용 윤활유를 사용하는 등 식품업 대응 사양 로봇을 전시했다. 

다양한 가반중량 라인업 로봇들은 생산라인에서 케익에 크림을 짜 올려놓는 등 경작업 뿐만 아니라 가공 완료된 식품을 박스에 채워 넣고 핸드링도 가능한 협동로봇으로 진화하였다. 

유니버설 로봇: 가반 중량 30kg 협동로봇(UR30) 세계 최초 공개

유니버설 로봇은 2023 국제로봇 전시회에서 가반중량 30kg 협동로봇(UR30)을 세계 최초로 공개했다.

2023SUS 11월29일부터 수주를 받고, 출하는 2024년 1/4분기로 예정하고 있다.

2022년 발표했던 팔레타이즈용 가반중량 20kg의 협동로봇(UR20)에 새로운 죠인트구조를 채용했는데 UR30도 같은 구조이다.

신죠인트 구조는 토크가 이전 대비 최대 25% 향상된 140Nm 이상의 체결이 가능하며 부품 수도 이전보다 50% 줄었다.

UR30의 리치는 UR20의 1750mm 보다 짧은 1300mm인데, 이것은 중량물을 높이 쌓아올리는 추세가 줄어들고 있음을 상정한 것이다.

UR20과 마찬가지로 구조도 바뀌었다. 이전의 원통형 튜브에서 테이퍼가 있는 튜브형상으로 보다 견고성이 증대되었다. 

유니버설로봇의 독자적인 스테이디모드 기능으로 고토크 나사 조임시 받는 반동력을 흡수할 수 있어

로봇 본체 보호를 위해 정지해야 하는 번거로움 없이 계속 작업이 가능하다.

또한, 유니버설 로봇의 OS PolyScope에 새로 추가된 Transition 기능을 사용하면 실제로 화물을 집어 올릴 때에

걸리는 힘을 설정한 시간에 따라 로봇에 전달할 수 있어 중량물을 들어 올릴 때 걸리는 힘에 의해 일어나는 보호정지 현상을 개선할 수 있다.

이러한 기능으로 대형 골판지 상자나 원료 포대자루 등 중량물의 적재 작업과 머신텐딩,

고토크나사체결 작업의 자동화 뿐 아니라 버제거와 연마, 믹싱 작업 등의 자동화도 가능하다.

20kg 이상의 타이어도 들어 올릴 수 있는 협동로봇 「UR30」

Thinker: 로봇핸드 (Think Hand F) ɑ판

Thinker는 일본 오사카대학 대학원 기초공학연구과 고야마 조교가 2022년 창업한 스타트업이다. 그가 개발한 「근접각센서」를 활용한 솔루션을 소개한다.

이 근접각 센서는 카메라를 사용하지 않고 적외선과 AI(인공지능)을 조합한 센싱으로 물건의 위치와 형상을 비접촉과 고속으로 파악할 수 있는 특징이 있다.

 센서 내에 확산반사식 적외선 센서 4개가 들어있다. 대상물로부터 각 센서가 받은 적외선의 반사량 변화에서 대상물의 상태를 기계학습의 비접촉 방식으로 알 수 있다.

이 센서를 로봇의 핸드에 활용하면 카메라를 사용했던 이전의 로봇시스템으로는 다루기 어려웠던 거울이나 투명한 물체도 취급할 수 있게 된다. 

로봇 핸드는 카메라 사각지대에서도 자기보정하면서 대상물을 만지작거린다. 티칭시간과 수고도 대폭적으로 삭감되어 이미 30개사에 샘플을 제공하고 있다.

개발 중인 Think Hand F는 좌우 손가락에 각 각 근접각센서 1개씩 아래 방향으로 넣어져 있다. 손가락 끝은 대상물을 따라 유연하게 움직일 수 있다. 

손가락 끝을 움직여 근접각센서로 대상물의 위치와 형태를 인식하여 로봇 콘트롤러에 피드백하여 대상물을 잡거나 다른 물체와의 충돌을 피한다.

전시회 데모에서는 나사의 불규칙한 적재 상태에서의 피킹작업을 시연하고 있었다.

과거에는 3D카메라로 나사 하나 하나의 위치와 경사를 인식하여 핸드로 잡거나 파츠피더 같은 전용기를 사용했지만 Thin Hand F는

불규칙적으로 놓여있는 나사를 직접 접촉하여 만지작거림으로 카메라를 사용하지 않고도 피킹 가능하다.

Think Hand F는 3D 카메라 같은 고가의 기자재를 사용하지 않고, 워크 피킹작업을 로봇이 할 수 있다.

사람이 대상물을 정리 정돈해 주지 않아도 잡을 수 있기 때문에 티칭하는 공수도 줄고 작업의 정확성도 향상된다.

손가락은 대상물과 핸드의 종 횡 방향 위치 차를 해소하기 위해 스프링으로 힘을 흡수할 수 있는 프로팅 구조로 되어 있어

무질서하게 적재된 대상물에 핸드가 접촉될 때 충돌을 탐지하여 로봇의 긴급정지를 피한다.

핸드로 잡은 대상을 도중에 떨어트렸을 때도 핸드 측에서 판단하여 다시 잡기위해 움직이게 된다.

무질서하게 남은 대상물(워크)가 소수일 경우는 2D카메라로 대상물이 놓여있는 장소만 인식하면 잡으러 움직인다.

로봇 핸드 Think Hand F는 2024년 중에 양산체제에 들어간다고 하며 지금 고객사의 현장에서 실증실험을 하고 있다.

기존 공장의 FA설비 뿐 아니라 협동로봇 핸드부분에 활용하면 지금까지 할 수 없었던 작업이 가능하므로 현장에서 넓게 활용될 것으로 보고 있다.

DAIHEN: 협동로봇 「FD-VC4」

정교한 궤적 정도 향상으로 아크용접 고품질화, 내노이즈성, 내환경성 고도화.

DAIHEN의 협동로봇 FD-VC4는 직선과 원호 등 로봇의 궤적정도를 이전보다 대폭적으로 향상시켰다.

고주파 노이즈가 발생하는 TIG용접이나 스패터가 비산하는 용접환경에서도 사용가능 하도록 내노이즈성과 내 환경성을 높였다.

이 협동로봇은 CO2 용접, MAG용접, MAG펄스 용접, 싱크로피드용접시스템 등에 사용할 수 있다.

용접 어플리케이션은 터치센서기능, 아크센서기능, 위빙기능, 오프라인티칭시스템에 대응할 수 있다. 

가반중량이 같은 협동로봇 중에서 동작영역이 최대급이며 컴팩트한 암설계로 좁은 공간에서도 작업할 수 있다.

또한, 작업대 형태와 대차 형태의 2가지 형태가 있으며 이동시킬 수 있어 다품종소량생산에 쉽게 대응할 수 있다.

로봇에의 교사는 터블렛 PC로 사진을 촬영하여 교사프로그램을 자동 생성하는 교사시스템과 게임기 다루는 감각으로

조작 가능한 직감형 조작펜던트를 조합하여 간단하고 정확하게 티칭가능하다. 

그 외에도 설정한 접촉탐지레벨을 넘는 힘을 센싱하면 자동정지하는 기능이 있고 손과 손가락이 끼이지 않도록 로봇 암의 안전성을 높였다.

a-robo: 나무함체 자율이동 협동로봇 「Boomee」

챗 GPT활용으로 메인터넌스 운용. 제조현장 지속 가능성 추구

a-robo는 나무함체의 자율이동 협동로봇 「Boomee」를  닛토뉴멕스와 공동으로 개발했다고 발표하였다. 

협동로봇 「Boomee」는 닛토뉴멕스의 정밀절삭가공 공장에서 제조공정의 DX(디지털 트랜스포메이션)화 추진의 일환으로 운용되고 있다. 

나무로 만든 로봇의 함체는 지역사회와 자연환경이 더불어 사는 삶을 컨셉으로 지역에 있는 목공기업에 제작 의뢰했다. 

공장 내를 자율적으로 이동하며 여러 공정을 담당할 수 있는 협동 로봇 Boomee와 현장직원이 협력하여 생산성 향상과

노동환경 개선을 목표로 “현장 직원과 조화”라는 컨셉을 반영허여 함체를 디자인하였다. 

정밀절삭 가공기계와 로봇은 IoT(사물인터넷)을 활용한 중앙시스템으로 관리한다. 

로봇에 장착한 카메라로 위치를 보정하며 주변설비를 자율적으로 오갈 수 있어 공정별 자동화가 비교적 용이하다. 

본사에서도 어플리케이션을 통하여 현장의 가동상황을 실시간으로 확인 가능하다.

이회사에서는 생성AI 챗 GPT를 활용한 메인트넌스운용 시스템 구축도 추진하고 있다.

참조 | https://monoist.itmedia.co.jp/mn/series/5123/