Cobot(협동로봇)과 글로벌 Cobot 제조기업

Cobot(협동로봇)은 산업 안전가드를 설치하지 않아도 인간과 협업할 수 있는 경량 산업용 로봇이다. 협동로봇과 기존 산업용 로봇의 차이점과 어떤 작업에

적합하며 실제로 안전 측면에서의 중요점이 무엇인지 알아본다. 또한, 마지막에 대표적인 글로벌 Cobot 개발 및 제조기업을 소개한다.

Cobot이라는 용어는 영어 단어 협동 "Collaborative"와 로봇을 의미하는 "Robot"을 조합한 합성어이다. Cobot은 인간과 함께 작동하도록 설계되었으므로

공유 작업 공간에 산업 안전 가드가 필요하지 않다.

인간과 로봇이 산업 안전가드 없이 작업 공간을 공유하는 것을 인간-로봇 협업(HRC)이라고 하며, 현재 매우 인기와 관심이 많은 로봇공학의 분야이다.

2010년경부터 코봇에 대한 과대한 선전과 기대가 있었고 이에 따라 시장에 진입하는 공급업체의 수도 증가하고 있다.

Cobot에 대한 관심이 집중되고 있는 이유 중 하나는 중소기업도 비교적 낮은 투자 비용으로 자동화를 신속하게 추진할 수 있기 때문이다.

Cobot으로 가능한 작업

Cobot은 인간-로봇 협업(HRC) 방식으로 다양한 작업이 가능하다. 완전히 자동화할 수 없어 추가 인력이 필요한 영역이나 공정에 주로 사용된다.

Cobot은 시간 경과에 따라 지칠 수 있는 반복적이고 단조로운 작업에서 사람작업자를 돕거나 대신해 준다. 형상이 복잡하고 중량의 부품을 들어 올리거나

무거운 조립 작업, 머리 위 높이의 작업에서 사람을 지원하여 현장 작업의 인체공학적인 면을 개선하는 데 도움을 준다.

또한 날카롭거나 뜨겁거나 뾰족한 공작물을 안전하게 취급하거나 접착, 용접, 페인팅 등과 같이 위험한 물질 및 재료를 처리하는 등 인간에게 안전상 위험한

작업을 대신할 수 있다. 그러나 이것은 본질적으로 Cobot이 제공하는 잠재적 기능의 일부에 불과하다.

제조 분야에서 Cobot의 일반적인 응용 분야

•팔레타이징

•측정, 검사, 테스트

•포장 및 주문품 피킹

•압착 및 고정

•페인팅

•조립, 장착, 포지셔닝

•표면처리작업, 접착, 밀봉

•용접

•디버링, 연마

Cobot 탄생의 역사

최초의 Cobot은 1996년 미국 일리노이주 노스웨스턴 대학교 교수인 제임스 에드워드 콜게이트(James Edward Colgate)와

마이클 A. 페쉬킨(Michael A. Peshkin)에 의해 개발되었다. 제너럴 모터스 재단(General Motors Foundation)이 연구 자금을 지원하는 프로젝트의

일환으로, 주로 작업자와 직접 상호 작용할 수 있도록 로봇을 더 안전하게 만드는 데에 목표를 두었다. 독일 최초의 코봇은 2004년 아우크스부르크에

본사를 둔 로봇 제조업체인 Kuka가 독일 항공우주 센터와 협력하여 Cobot을 개발하였다. 덴마크의 스타트업 유니버설 로봇은 2008년 로봇 경량화에

획기적인 발전을 이루었다.

Cobot과 기존 산업용 로봇과의 다른 점

Cobot과 기존 산업용 로봇을 구별하는 5가지 주요 기준은 기본적으로 다음과 같다.

1. 인간-기계 상호 작용:

Cobot은 협업을 위해 특별히 설계되어 인간 바로 근처에서 작동하며 협동 작업 환경에서 개인의 다양한 작업을 지원한다. 이와 대조적으로,

전통적인 산업용 로봇은 일반적으로 응용 분야에 따라 매우 움직임이 빨라 사고 예방을 위해 산업 안전가드, 빛 차단막, 압력 매트 등으로 고정해야 한다.

또한 로봇 제어의 특수 안전 기능은 로봇이 지정된 동작 범위 내에 작동하도록 보장되어야 한다. 따라서 기존 산업로봇과 Cobot의 작업 영역 사이에는

명확한 구분이 있다.

2. 위험하거나 까다로운 작업 완화:

Cobot은 날카롭고 모서리가 있는 부품이나 유해 물질 등 인간에게 위험할 수 있는 작업을 대신한다. 따라서 인간의 사고 위험을 크게 완화한다.

3. "지능적인" 상호작용으로 안전 확보:

Cobot은 인간과 긴밀하게 협력하도록 설계되었다. HRC를 향상시키기 위해 Cobot에는 사람이 조금만 접촉하여도 로봇이 멈출 수 있도록 첨단 센서가

장착되어 있다. Cobot은 인간에게 즉각적인 위험을 초래하지 않기 때문에 산업 안전가드나 기타 분리 차단벽이 필요하지 않다.

4. 간단한 프로그래밍:

Cobot은 모든 면에서 인간의 일을 쉽게 만들어 준다. 특히 프로그래밍이 간단하다. 기존 로봇에는 전문적인 프로그래밍 기술이 필요하나,

코봇의 일부 모델은 독립적으로 학습할 수 있어 프로그래밍은 일반적으로 매우 간단하다. 예를 들어, 로봇 팔은 먼저 인간의 안내를 받아 움직임 시퀀스를

학습할 수 있어 자동으로 동작을 복제한다.

5. 유연한 배치 가능:

기존 산업용 로봇은 고정식으로 설치하므로 다른 작업 영역으로 배치하려면 상당한 노력을 기울여야 한다. Cobot은 이동 유연성이 좋아 필요시 생산라인의

다른 공정으로 쉽게 배치하여 사용할 수 있다. 일부 Cobot은 한 사람이 운반할 수 있을 정도로 가볍다. 또한 대부분의 Cobot은 수평, 수직 또는 천장 등 거의

모든 표면에 장착할 수 있다.

Cobot 시운전에 적합한 콤포넌트

Cobot의 응용 분야는 다른 로봇의 응용 분야와 근본적으로 다르다. 취급 가능한 필요한 콤포넌트의 범위 또한 광범위하다.

Cobot이 콤포넌트를 집고, 들어 올리고, 내리고, 운반에 기계식, 자기식, 공압식 그리퍼 개념을 응용할 수 있다.

• 기계식 그리퍼는 고전적인 솔루션으로 여겨지고 있으나 다양한 재료로 만들어진 여러 콤포넌트나 재공품(부품)을 유연하게 취급할 수 있어 적용 범위는

매우 광범위하다.

• 마그네틱 솔루션 또한 부품을 A 지점에서 B 지점으로 운반한다. 이 경우 자석을 사용하여 부품을 들어 올린다. 그러나 이러한 솔루션은 강자성 콤포넌트에만

사용할 수 있다.

• 또한 진공 청소기와 유사한 원리를 이용하여 부품을 공압으로 흡착할 수 있다. 로봇 팔에 일종의 호스나 노즐을 부착하여 흡입력을 이용해 부품을

들어 올린다. 부품을 놓으려면 흡입압력을 줄여 로봇 암에서 분리시킨다.

Cobot으로 공작물을 처리해야 하는 경우 로봇 팔에 특별한 도구가 필요하다. 이러한 도구를 엔드 이펙터라고 한다. 이는 콤포넌트를 운반하는 것이 아니라

처리하는 것이다. 엔드 이펙터의 범위는 연삭 또는 디버링 작업부터 접착 또는 페인팅 등 콤포넌트를 도포하기 위한 특수 노즐, 용접용 특수 토치에

이르기까지 설계된 응용 분야만큼 다양한 도구로 활용할 수 있다.

Cobot을 사용할 때 고려해야 할 안전

인간-로봇 협업(HRC)의 특징은 Cobot이 사람 가까이에서 또는 함께 직접 협동으로 작업할 수 있는 것이다. 이를 위한 전제 조건은 위험을 초래하지

않아야 하며 사람이 다쳐서는 안 된다.

사람과 직접 부딪히는 것을 방지하기 위해 Cobot에 레이저 스캐너, 다양한 비전 시스템, 초음파, 레이더 기술을 기반으로 하는 센서 기술이 장착되어 있다.

사람과 Cobot 간의 접촉을 피할 수 없는 경우 전력과 힘을 제어하여 로봇이 인간에게 위험을 초래하지 않도록 해야 한다.

코봇에 중요한 안전 표준

로봇 제조기업은 Cobot의 안전성 평가에 의도적으로 작업장 평가 항목을 넣어야 한다.

이 위험성 평가의 기준에는 기계 지침 외에도 표준 EN ISO 10218, 파트 1 및 2, 특히 ISO TS 15066이 포함된다.

유럽 표준 EN ISO 10218-1/-2이 산업용 로봇의 안전을 규제하고 있다. 여기에는 6축 다관절 로봇, SCARA 로봇 및 갠트리 로봇이 포함되며

이 표준은 자유 프로그래밍 가능한 최소 3개의 축이 있는 시스템 솔루션에 적용된다. 산업용 로봇과 관련된 표준의 개정은 인기가 오르고 있는

협동 로봇의 응용 분야와도 관련이 있다.

생체역학적 한계 Cobot과 관련성

이러한 이유로 ISO TS 15066은 앞서 언급한 표준에 대한 보완 자료로 추가되었으며, 협업 작업에서 로봇 사용에 중점을 두고 있다.

사람과 Cobot 간의 직접적인 접촉도 고려되기 때문에 소위 생체역학적 한계값을 먼저 결정해야 했다.

이를 위해 DGUV(독일 사회상해보험)와 BGHM(목재 및 금속 무역 협회)은 IFA(산업안전보건연구소)와 프라운호퍼 IFF(공장 운영 및 자동화 연구소)의

지원을 받아 다양한 연구 프로젝트의 일환으로 조사를 했다.

이러한 연구를 통해 결정된 코봇과 인간 간의 접촉 중에 초과되면 않되는 생체역학적 한계값이 ISO TS 15066에 통합되었다.

협동 작업의 안전 측정 표준은 네 가지 유형으로 구분하고 있다.

1. 모니터링 중지: 작업자가 공유 작업 공간에 들어가면 로봇이 즉시 중지.

2. 핸드 가이드: 로봇의 움직임을 작업자가 센서를 사용하여 제어. 이 작동은 추가 스위치로 작업자가 확인.

3. 속도 및 거리 모니터링: 다양한 안전 또는 센서 시스템(레이저 스캐너, 라이트 배리어, 카메라 시스템 등)을 사용하여 인간과 Cobot 간의 우발적인

접촉을 방지. 이러한 비분리 안전장치가 작동되면 코봇의 움직임 즉시 중지.

4. 전기 및 힘 제한: 인간과 Cobot 사이의 접촉력은 정해진 최대 힘과 압력 값에 의해 안전한 수준으로 제한. ISO TS 15066은 생체역학적 한계를

사용하여 부록 A에서 머리, 손, 팔, 다리 등 다양한 신체 부위에 대한 통증 역치를 지정하고 있다.

Cobot의 유형

시장에는 다양한 유형의 Cobot 솔루션이 있고 계속 성장하고 있다. 스펙트럼은 페이로드가 2.2파운드 미만인 단일 또는 다축 Cobot부터 최대

44파운드의 페이로드를 처리할 수 있는 로봇에 이르기까지 다양하다. 도달 범위는 약 19.7인치에서 시작하여 59인치까지 다양하다. 또한, 초당 2.8인치에서

78.7인치의 속도와 18파운드에서 약 2,200파운드의 취급 중량 등 기술 사양은 속도와 중량적인 측면에서도 상당한 차이가 있다.

글로벌 코봇 개발 및 제조업체

•ABB

•아우보 로보틱스

•벡호프

•보쉬 렉스로스

•두산로보틱스

•화낙

•프랑카 에미카

•프루트코어 로보틱스

•F&P 퍼스널 로보틱스

•한 로보틱스

•한화

•이구스

•Kassow 로봇

•가와사키

•키노바

•쿠카

•마비

•미쓰비시

•오므론

•필츠

•로봇 공학 재고하기

•스토이블리

•테크맨

•TM 로보틱스

•유니버설 로봇

•야마하

•야스카와

 출처ㅣhttps://www.all-about-industries.com/what-exactly-is-a-cobot-a-aa507fc78d2e5b08ba31d2649fba9f06/​