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해외 제조업용 로봇기술 동향박영제 성균관대 교수
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승인 2013.12.16  09:16:37
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최근 일본과 유럽의 제조업용 로봇의 동향을 살펴보면, 로봇 사용 업체의 요구 사항이 많이 반영되어 있다는 것을 느낄 수 있다. 어느 제품이건 고객의 니즈가 반영되지 않고 개발자의 입장에서 만든 물건이 시장에서 성공하기란 불가능하다.

일본에서 열린 세미나와 전시회를 참관하고 나서 일본과 유럽의 제조업용 로봇 기술 동향을 필자 나름대로 정리해 보면 크게 범용성 향상, 신뢰성향상, 소형화, 고속화의 4가지로 요약할 수 있다.

제조업용 로봇에 고속 3D 시각인식, 센서 기술 적용, 서보 핸드시스템 구축 등을 통해 복잡화, 다양화 한 작업 현장을 로봇화하여 다품종 변량생산에 효과적으로 대응하고 있는 모습이 범용성 향상의 근거이다. 평균고장간격(MTBF)를 40만 시간까지 확대하고, 예방진단 기능을 높이고 있는 것은 기기의 신뢰성 향상을 위한 노력의 일환이다. 그리고 작업현장에서 고밀도 배치를 통해 로봇설치 면적을 줄여나가는 노력도 기울이고 있는데 이러한 것은 소형화에 따른 추세라고 보인다. 예를 들면 기존에 로봇을 3대 설치하여 작업을 하고 있었다면 소형화를 통해 4대를 설치하는 것이며 동작범위를 확대시키는 것과 같은 경우가 이에 속한다. 최적제어, 고속성능, 진동저감 같은 노력을 통해 고속화를 추구하여 사이클 타임을 최대 40%까지 단축시켜 생산성을 높이는 노력도 최근 일본이나 유럽의 제조업용 로봇기술 동향중 하나라고 볼 수 있다.

일본의 화낙은 범용성을 높이기 위해 다부품 대응 고속 3D 비전 및 서보 핸드 시스템을 구축했고 기기의 신뢰성 향상을 위해서는 예지와 진단 기능을 높였다. 뿐만 아니라 소형화를 통해 로봇 설치면적을 줄이고 고속화를 통해 생산성 향상도 꾀하고 있다. 여기에 가반하중을 최대 1350kg까지 견딜 수 있는 대형 핸들링 로봇이 등장하여 부품 코팅이나 차체 이동과 같은 작업이 가능하도록 하였다. 또한 3축 손목을 추가한 6축 병렬 로봇을 통해 고정밀 동작이 가능하도록 했으며, 롱암을 가진 병렬 로봇을 통해 동작 영역을 확대하여, 고속의 장점을 가지고 있는 병렬 로봇의 적용 분야를 넓히고 있다.

야스카와전기는 스폿 용접용 로봇 개발에 설비비용 최소화, 로봇 설치 수 삭감, 라인 길이 단축과 같은 유저의 니즈를 적극 반영하여 고밀도 배치, 동작범위 확대, 유지보수성을 향상시킨 고속ㆍ소형화 로봇을 선보였다. 고속화 기술에서는 최적제어, 고속성능, 진동저감을 통해 사이클 타임을 40%까지 단축시키고 있다. 야스카와는 또한 6축 힘 센서 제어를 통해 고속으로 정확한 작업이 가능하게하고 교시시간을 단축하고 있으며 양팔 모바일 로봇을 선보여 부품 이송 및 적재에 활용하여 공장 무인화를 실현하고 있다.

나치는 높은 생산성과 다품종 변량생산 대응에 로봇활용 방향을 두고 있는 듯 보인다. 높은 생산성 향상을 위해 최적설계, 경량화, 동작 성능 향상을 통한 생산성 향상을 꾀하고 있으며 설치면적을 줄이기 위해 로봇의 고밀도 배치가 가능하도록 하고 있다. 나치는 또 요소부품의 최적 설계, 보전을 고려한 설계, 감속기 수명을 미리 알 수 있게 하거나 그리스 교환 시기를 진단할 수 있게 함으로서 안정성과 예방 보전기능의 향상을 통해 신뢰성을 높이려는 노력이 돋보였다. 비전 기술 부문에서는 고속 CPU처리가 가능한 시각센서의 사용, 2D 및 3D 화상 처리, CAD 매칭이 이루어지 있음을 알수 있었다. 힘 기술 부문에서는 힘 센서 사용, 정밀 조립작업 자동화, 안전성 확보를 위한 충돌 검지 등을 하고 있고, 안전기술 부문에서는 양팔 로봇 조립 작업 시 라이트 커텐을 없애거나 정지 상태를 감지할 수 있게 했다. 이밖에 손 기술 부문에서는 다기능 핸드, 가변 스트로크, 파지력 제어기능이 가능하도록 하고 있다.

스웨덴 ABB는 자동차 제조업체의 요구사항을 반영한 신제품을 출시하고 있는데, 로봇 설치 면적을 줄일 수 있게 소형화하고 종래 기종에 비해 속도를 5% 정도 향상 시켰다. 고 신뢰성 확보를 위해 MTBF를 40만 시간으로 확대하고 비용절감을 위해 보수 점검 시간 및 전력 소비량을 각각 연간 15% 줄였다. 또한 제조라인의 범용성 향상을 위해 유연성을 강화하고 최대 6개 차종까지 복수차종에 대응할 수 있게 하였다. 확장성도 향상 하였다. 프로그래밍과 티칭을 간소화하여 편리성과 로봇설치 기간을 단축시킨 것도 눈에 띠었다. 이밖에 ABB는 양팔 로봇시스템을 적용하고 인간 협업 가능한 적용제품 개발을 통해 소형 부품 조립 솔루션을 제시하고 있다. 박영제 ∙ 성균관대학교 산학협력단장 겸 공과대학 교수

박영제  yeongje@yahoo.co.kr
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