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[2020 로보월드] 연구·교육기관 출품 제품
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승인 2020.10.29  18:25:38
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◇한국로봇융합연구원(KIRO)

이번 로보월드에서 한국로봇융합연구원(KIRO)은 2020년의 화두인 코로나19로 인한 사회 상황을 반영한 새로운 전시 방법을 시도한다. KIRO가 개발 중인 텔레프레즌스 로봇을 활용해 포항 신항만에 위치한 KIRO안전로봇실증센터를 연결, 그동안 전시할 수 없었던 큰 규모의 FRP배관내부접합로봇과 특수목적기계를 전시한다. FRP배관내부접합로봇은 KIRO가 삼성엔지니어링과 공동 개발한 건설안전로봇으로 공사기간의 단축과 노동자 안전이라는 건설현장의 문제점을 보완한 로봇이다. 전시 생중계는 하루 3회 진행될 예정이다.

▲ KIRO 모바일 매뉴퓰레이터

또 지난 4월, 포항공대 지능로봇연구센터와 공동개발한 자율이동방역로봇의 플랫폼인 모바일 매니플레이터를 전시·시연한다. 스워브 드라이브(Swerve Drive) 방식의 전방향 이동 가능한 이동체와 6자유도 매니퓰레이터가 결합된 로봇으로써 자율주행과 매니퓰레이션 기술의 연동을 통해 무인 방역, 물류자동화 등 다양한 모바일 매니퓰레이션 기반 애플리케이션에 적용할 수 있다.

배관분야에는 대규모 용수공급관로 내부를 이동하며 관내 부식, 결함 등을 탐상할 수 있는 세계적 수준의 첨단 지능형 ILI(In-Line Inspection) 비파괴 정밀진단 기술을 확보한 로봇과, 자율 주행을 통한 산업용 배관 내부 정밀 검사가 가능한 로봇으로 수집된 검사 데이터가 클라우드 플랫폼에 저장·관리되는 기능을 보유한 로봇 2가지가 전시된다.

그 외 파공이 발생한 사고선박에 헬기로 이송되어 신속하게 파공봉쇄 작업을 수행하는 ‘선박파공 봉쇄로봇’, 생활 및 재활분야에 활용할 수 있는 지능정보 및 메타소재 구조물 기술 기반의 낙상예측방지 노약자용 ‘소프트 웨어러블 슈트’가 전시될 예정이다.

한편 한국로봇융합연구원은 산업통상자원부 산하 국내 유일 로봇전문연구기관으로 2019년 개발 완료한 해저케이블 매설로봇 ‘URI-T’가 최근 베트남 가스배관 해저 매설공사를 성공적으로 완료하는 등 개발기술의 현장 적용과 상용화를 위해 힘쓰고 있다.

◇한국생산기술연구원(KITECH)

이번 로보월드에서 한국생산기술연구원(KITECH)은 연구원에서 개발·보유 중인 로봇 기술을 시연하고 소개한다.

출품 로봇 기술로는 제조 산업을 위한 솔루션인 산업용 로봇 제어기, 스마트 팜수확 로봇, 물체 조립 자동화, 우주 환경을 위한 스페이스 로봇 팔, 의료 재활 로봇, 텔레워크 스테이션 기술을 소개한다.

산업용 로봇 제어기 기술은 직관적인 GUI(Graphical User Interface) 기반의 로봇 제어 및 비전 통합 운영 SW 기술이며 제조 및 포장 공정에 적용되고 있다. 자동화 솔루션으로 설비 축소, 지속적인 고속작업 실현, 다품종 전환 용이, 최소 인력배치 운용의 장점을 가지고 있다. 주요 구성으로는 로봇 및 비전 통합 제어기, 로봇 기구학 해석 및 6축 로봇 기구학 보상 알고리즘, 머신 비전을 이용한 물체 인식 및 중복 제거 알고리즘, 컨베이어 트래킹 알고리즘, 로봇과 컨베이어, 센서 간의 실시간 캘리브레이션 지원 SW가 포함되어 있다.


인공지능과 로봇기술을 활용한 스마트 팜 수확 로봇 기술은 스마트 팜에서 로봇을 이용해 작물을 수확하는 기술로 작물 숙도 인식, 위치 인식, 수확 및 작업 관리 기술을 포함하고 있다. 작물 숙도 인식 기술은 딥러닝 기반 알고리즘으로 구동되며 편광 필터 기반 빛 반사 방지 기술이 포함되어 인식 강인성을 확보했다.

위치 인식 기술은 실시간 작물 인식 및 트래킹 알고리즘을 포함하고 있으며 비주얼 슬램(Visual SLAM) 기반 작물 지도 작성을 통한 농장 내 작물 위치 알고리즘으로 구성되어 있다. 작물 수확 및 작업 관리 기술은 작물 숙도 및 위치정보 통합으로 전체 재배 현황 모니터링이 가능하며 숙도별 수확량 예측 및 재고 관리가 가능하다. 또 작물 손상을 방지하는 전용 수확용 커터가 개발되어 있다.

물체 조립 자동화 기술은 다양한 물체를 파지 가능한 스마트 그리퍼 설계 기술과 물체의 사전 정보 없이 파지를 가능하게 하는 어드밴스드 블라인드 그래스핑(Advanced Blind Grasping) 기술, 자동 물체 조립 알고리즘을 포함하고 있다. 스마트 그리퍼는 다수의 물체를 파지 가능하며 모듈형 액추에이터를 사용하여 시스템 구성 간소화를 실현하였다. 어드밴스드 블라인드 그래스핑 기술은 물체의 사전 정보를 필요로 하지 않으며 다양한 물체를 안정적으로 힘센서를 이용하지 않고 파지 가능하게 한다. 자동 물체 조립 기술은 빠른 속도로 물체를 조립 가능하게 해주며 그리퍼 독립으로 조립 기술을 수행하게 해준다.

▲ 생기원 로봇팔

스페이스 로봇 기술은 우주 환경에서 인공위성에 부착될 로봇 팔을 이용한 랑데부, 도킹, 근접 운용 작업 기술을 포함하며 이를 위한 설계 및 해석, 제어 기술이 포함되어 있다. 초소형 위성을 이용한 우주 탐사 및 궤도상 서비스를 위해 6U~12U급 초소형 위성에 탑재 가능한 로봇 매니퓰레이터 설계, 해석 및 제어기술이 개발됐다.

의료 재활 기술은 의료 서비스 및 일상생활 지원을 위한 재활 로봇에 관한 기술로 장애인이나 노약자를 위한 보행 보조 장치, 손 부상 재활 장치, 의료용 더미(dummy), 당뇨 모니터링 장치가 소개될 예정이다. 보행 보조 장치는 고출력 공압 구동을 사용하여 초경량 보조기, 다자유도 발목 추정 센서, 지면 반력 센서, 제어기 그리고 배터리로 구성된다. 손 부활 재활 장치는 건강한 손의 굽힘량을 측정하여 굽힘량만큼 모터를 구동하여 손의 재활을 돕는 구조로써 장갑 형태로 되어 있다. 인체용 더미는 각종 센서를 장비한 더미로 의료 기술 훈련에 사용될 수 있다. 당뇨 모니터링 장치는 발바닥의 경도 변화를 측정해서 당뇨 모니터링을 가능하게 하여주는 기술이다.

텔레워크스테이션 기술은 원격 작업 능력 향상을 위한 기술로 원격 작업 능력 극대화를 위하여 VR(가상현실) 기반 텔레프레전스 기술을 포함하고 있다. 인간의 힘으로 할 수 없는 일이나 위험한 일을 위한 원격 제어 시스템으로써 VR 기반 텔레프레전스 구현 시스템 및 장시간 사용에도 조작자의 피로도 저감할 수 있는 장치가 결합된 워크스테이션 개발이 포함되어 있다. 조작을 위한 와이어는 중력 보상 알고리즘이 탑재되어 있으며 이를 위한 하드웨어 제작 및 설계, 제어 기술이 포함되어 있다.

◇한국전자기술연구원(KETI)

한국전자기술연구원(KETI)은 1991년 중소·중견기업 기술혁신과 신기술 개발을 통한 신산업 창출을 위해 설립된 국내 대표적인 전문생산기술 연구기관으로서, 유망신산업 발굴과 육성을 위해 전자·IT 분야 첨단 핵심기술들을 선제적으로 개발하고, 기술이전을 통해 산업계에 널리 확산시켜 기업의 기술혁신은 물론 사업화까지 지원하는 공공연구기관이다.

2020년 7월 28일, KETI는 ‘한국전자기술연구원’으로 국문 명칭을 변경하여, “틀에서 벗어난 시각으로 미래를 이끌어 간다(Unframed Perspective)는 비전 하에 ‘전자부품’의 틀을 벗고 ‘전자기술’로 확대되는 기술플랫폼의 선두주자로서 KETI의 연구역량을 담아 기업협력을 보다 활성화할 계획이다.

▲KETI 물류 서비스용 처음 보는 물체 로봇 피킹 인공지능(AI) 기술

KETI 지능로보틱스 연구센터에서는 이번 전시회에서 물류 서비스용 처음 보는 물체 로봇 피킹 인공지능(AI) 기술, 인도경계석 극복 자율주행 이동로봇, 사람을 위한 조립 설명서를 이해하고 조립 작업 계획을 생성하는 AI, 한국형 표준지향 개방형 모션제어 시스템, 스마트 그리퍼 시스템, 식사

보조 로봇 시스템, 관절경 수술 훈련용 햅틱 시뮬레이터, 재난환경 대응FMCW 라이다 기술 등을 선보인다.

물류 서비스용 처음 보는 물체 로봇 피킹 인공지능 기술은 신선식품 등 물류 현장의 다양하고 비정형적인 물체를 추가 학습 없이 바로 피킹할 수 있도록 하는 피킹 기술 개발이다.

인도경계석 극복 자율주행 이동 로봇은 도시생활 환경에서 자율주행하는 이동 로봇이 극복해야 하는 많은 장애물들 중에서 대표적인 수직 장애물인 인도경계석을 극복하는 이동로봇으로 8개의 모터를 제어하여 인도경계석을 오르고 내리는 메커니즘 및 제어 알고리즘을 갖고 있는 로봇이다.

사람을 위한 조립 설명서를 이해하고 조립 작업 계획을 생성하는 AI 기술이란 딥러닝 방식의 인공지능 인식기술을 활용하여 가구 조립 설명서를 인식할 수 있는 기술이다. 설명서 영역 분할 및 번호·문자 인식, 가이드라인, 지시표시 인식을 위한 R-FCN 등의 딥러닝 기술이 포함된다.

한국형 표준지향 개방형 모션제어 시스템이란 국제 표준인 IEC 61131-3을 만족하는 통합개발환경, OPC UA, HMI 모듈로 이루어지며 이를 기반으로 동작하도록 GMC H/W 및 모션 제어 라이브러리 구조로 구성되고, 산업용 고속 네트워크 프로토콜 마스터 스택(EtherCAT, CANOpen)으로 연결되어 제어된다.

스마트 그리퍼 시스템이란 제조공정 및 물류 현장에 쉬운 적용이 가능한 힘, 토크 센싱 기능 및 인공지능 기반 작업물 인식 기능을 갖는 보급형 그리퍼이다. 식사보조 로봇 시스템은 고령자 및 장애인을 위한 인공지능 기반 식사보조 및 식사 이력 관리 기능을 갖는 식사보조 로봇 시스템이다.

관절경 수술 훈련용 햅틱 시뮬레이터란 관절경 수술의 경우 수술 부위의 작은 구멍에 삽입된 내시경 스코프를 통하여 수술 부위에 대한 정보를 획득하기 때문에 술자의 동작과 도구의 동작이 반대로 뒤집히며, 이로 인하여 수술 도구 조작이 매우 어렵다. 이를 해결하기 위해 관절경 수술의 숙련도를 높이고 시간을 단축시키기 위한 수술 훈련용 시뮬레이터를 개발했다.

재난환경 대응 FMCW 라이다 기술이란 태양광, 비·안개·먼지, 상호간섭 등 실내외의 열악한 환경에서도 안정적인 운용이 요구되는 자율주행 로봇의 위치인식 및 장애물 검출 센서로 활용 가능한 고성능 3차원 FMCW 라이다에 광반도체(PIC) 공정기술을 적용하여 소형화 및 염가화하는 기술을 말한다.

◇서울로봇고등학교

우리나라 유일의 로봇 분야 산업수요 맞춤형 고등학교인 서울로봇고등학교는 4차 산업혁명 분야의 핵심 사업인 로봇 분야 기술명장 육성을 목표로 하고 있다. 미래 산업을 이끌어 갈 차세대 성장동력 산업에 부응하기 위해 로봇 분야에 소질과 적성이 있는 학생들을 선발하여 기술과 감성을 통한 교육으로 로봇 영-마이스터(Young Meister)를 양성하고 있다. 4년 연속 서울특별시 특성화고, 마이스터고 중 취업률 종합 1위를 기록했으며 전국 유일 ‘드론 운용병’ 군사특기 인력양성 드론 예비학교로 지정되었고, 2019년 러시아 카잔에서 열린 제45회 국제기능 올림픽 모바일 로봇 직종에서 졸업생이 은메달을 수상하는 쾌거를 거뒀다.

이번 전시회에는 스마트빌딩, 미니 로봇 댄서, 퍼포먼스 휴머노이드, 스마트 푸시 로봇 등을 선보인다. 스마트빌딩은 지멘스 PLC를 사용해 3층 엘리베이터를 작동시키는 작품으로, 도트매트릭스 패널을 사용해 엘리베이터 동작을 실시간으로 볼 수 있으며, 스위치를 통해 상황에 따라 적절한 제어가 가능하다. 투명 아크릴을 사용해 엘리베이터를 구현했기 때문에 엘리베이터 내부가 보인다.

미니 로봇 댄서는 축구, 격투, 댄스 등 다양한 동작을 할 수 있는 휴머노이드로 로보플러스 모션 2.0 프로그램으로 제작한 댄스 동작을 로봇에 프로그래밍하여 다양한 노래에 맞춰 댄스 동작이 가능하도록 만든 로봇이다.

퍼포먼스 휴머노이드는 3D 프린터로 학생들이 직접 제작한 로봇으로 레프트 훅, 라이트 훅, 어퍼컷, 킥 등 다양한 격투 동작을 제어하여 화려한 퍼포먼스가 가능하도록 만들었다.

스마트 푸시 로봇은 레고 교육용 로봇인 EV3 마인드스톰(Mindstorms)을 이용한 작품으로 3개의 터치센서를 이용한 버튼으로 로봇을 조작할 수 있다. 로봇C 프로그램을 사용하여 터치센서를 제어하는 프로그래밍을 하였으며 사용자가 로봇을 조작하여 비치되어있는 상품을 밀어서 상품을 얻을 수 있도록 제작하였다.

◇두원공과대학교 메카트로닉스공학과

두원공과대학교 메카트로닉스공학과(학과장:박정규 교수)는 문제해결 및 실무능력 향상을 위하여 프로젝트 기반의 캡스톤 디자인 중심의 팀별 수업을 진행하며 3D CAD 및 3D 프린터를 활용한 기구설계기술, 아두이노를 활용한 IoT 및 통신제어기술, PLC를 활용한 자동화제어기술을 습득할 수 있는 교육과정을 운영하고 있다.

▲두원공과대 다색 3D 프린터

3D 프린터 동아리는 20여명으로 구성돼 있으며 3D 프린터로 부품을 출력하면서 불편하고 개선되어야 할 부분을 도출하여 성능개선작업을 시작하였다. 2가지 모델의 3D 프린터 성능을 개선하면서 3D 프린터의 기구부 및 제어 프로그램을 이해하고 운용기술을 습득하였다. 단색의 필라멘트 다수를 자동으로 교환 가능한 다색 3D 프린터를 개발해보자는 의견이 제시되어 7월부터 다색 3D 프린터 개발에 착수했다. 로봇 전시회에 출품하는 5색을 출력할 수 있는 3D 프린터는 학생들이 직접 3D CAD로 기구부를 설계하고 필요한 부품은 3D 프린터로 출력하여 시제품을 개발한 것이다.

메카트로닉스공학과에서는 기업의 애로기술 및 신제품 아이디어를 산·학협력으로 해결하기 위하여 두원최고경영자과정의 원우기업과 두원산학포럼(회장:임창규 비투아시스템즈 대표)을 결성하였다. 회원사에서 애로기술 및 신제품 아이디어를 메카트로닉스공학과의 캡스톤 디자인 수업과제로 제공하고 학생들과 회사가 한 팀이 되어 문제를 해결하는 것으로서 회사는 하드웨어 제작을 주도하고 학생들은 소프트웨어를 개발하는 것으로 업무를 분담하는 방법이다.

결과물로서는 태양광발전 기능을 가진 LED조명 부착형 도로보조 표지판, 스마트폰으로 제어가능한 냉동식품 자동 튀김기 및 스마트폰으로 티칭하는 다관절 협동 로봇이 있다.


◇광운대학교 로보틱스 교육

광운대학교는 2010년도에 국내 최초로 로봇학부를 개설하여 학부생 때부터 체계적으로 로봇학(學)을 배울 수 있는 학교이다. 로봇학은 로봇과 관련된 기술뿐만 아니라 로봇과 인간과의 융합, 로봇의 사회화 등을 포함하는 다양한 의미를 가진다.◇광운대학교 로보틱스 교육

광운대학교 로봇학부는 로봇학의 이념을 바탕으로 한 교육과 연구를 통하여 우리 사회에 로봇과 인간이 조화를 이루는 사회를 만들어낼 핵심 인재를 배출하는 데에 큰 기여를 하고 있다.

광운대학교 로봇학부에 진학하게 되면 1학년 교육과정에는 ‘로봇학입문’ 강의를 통하여 기본적인 로봇에 대한 지식을 쌓고 2학년부터는 ‘정보제어 전공’과 ‘지능시스템 전공’ 중에 본인에게 적합한 전공을 선택할 수 있다. 전공 선택 후에는 직접적인 실험 과목들을 수강하여 졸업할 때까지 매 학기마다 자신의 로봇을 설계하고 제작해 볼 수 있다. 최종적으로 4학년 과정에는 ‘캡스톤 디자인’을 통하여 이전까지 배워왔던 모든 지식과 기술들을 바탕으로 로봇과 인간의 조화에 대한 고찰 및 로봇 제작을 경험함으로써 로봇 엔지니어로 거듭날 수 있다.

현재 광운대학교 내에는 로빛(RO:BIT), 바람(BARAM), 로랩(ROLAB) 등 다양한 로봇 관련 동아리와 협동로봇 전문가 양성 교육과정이 활발히 운영되고 있다. 이 가운데 광운대학교 김진오 교수가 지도하고 있는 로빛은 국내 최초의 로봇게임단으로 학부 최고 수준의 역량을 보여주고 있다. 로빛이 개발한 로봇으로는 사람과 대결할 수 있는 인공지능 알까기 로봇인 알까고(Alghago), 재난 현장 투입을 위한 재난 구조 로봇(Rescue robot), 춤을 추며 공연을 하는 휴머노이드, 폭발물 제거 작업을 위한 EOD 로봇 2종, 측량 작업의 편의성을 위한 자동 수평조절 삼각대 등이 있다.

이러한 개발을 바탕으로 하여 로빛은 국내외의 수많은 로봇 대회를 참가하고 있으며, 이의 결과로 2017년도까지 5회 연속 대통령상 수상, 2017년 이란 로보컵 테크니컬 챌린지 부문 2위, 한국 로보컵 레스큐 부문 1위, IRC 지능형 휴머노이드 부문 1위, 2018년 캐나다 로보컵 테크니컬 챌린지 부문 3위, 2019년 한국 로보컵 휴머노이드 부문 1위, 호주 로보컵 휴머노이드 리그 3개 부문 수상 등 다채로운 수상 경력을 쌓고 있다.

▲ 광운대 협동로봇 전문가 과정

또한 광운대학교는 협동로봇 전문가 양성 등 국내 최초로 로봇전문가 양성을 위한 교육 훈련과정을 운영하고 있다. 협동로봇은 중소업체에서 스마트공장을 구현할 수 있는 가장 경제적인 수단 중의 하나임에도 불구하고 활성화 되지 못하고 있다. 대다수의 교육이 작동 위주의 단기 교육에 그치고 있으며, 어떻게 협동 로봇을 현장에 적용하고 활용할 것이냐에 대한 교육과 전문가가 부재하기 때문이다.

이에 광운대학교는 김진오 교수를 중심으로 협동 로봇 등 로봇 개발 뿐 아니라 활용이 가능한 인재를 양성하기 위한 장기적인 교육훈련을 실시하고 있다. 2021년부터 과학기술정보통신부와 고용노동부의 펀딩을 통해 3개의 로보틱스 과정이 운영되며, 4~7개월 동안 로봇 관련 SW·HW의 이론교육, 실습교육, 산학 프로젝트를 통해, 협동로봇 전문가, 자율 주행로봇 제어 테크니션, 로봇시스템 인티그레이터를 양성할 계획이다.

조규남  ceo@irobotnews.com
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