산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_24.2 (p26-29)

노동력 부족 해소에 로봇의 존재감 증대
‘국제로봇전’에서 새로운 제안 속속 등장

상황에 따라 자율적으로 움직이는 산업용 로봇, 창고의 디퍼레타이즈(Depalletize)를 자동화하는 시스템, 건물과 건물을 잇는 자동운반. 로봇 관련 전시회 ‘2023 국제로봇전(iREX 2023)’(2023년 11월 29일~12월 2일, 도쿄 빅사이트)에서는 노동력 부족에 골머리를 앓는 공장의 노동력 절약화를 위한 새로운 제품이나 시스템이 방문객의 눈길을 끌고 있었다. 주목할 만한 전시를 소개한다.

1. 야스카와전기
자율로봇이 노동력 절약과 변종 변량 생산에 대응, AMR 등도 포함해 셀 생산을 최적화

야스카와전기는 산업용 로봇 신제품 ‘MOTOMAN NEXT’ 5개 기종을 선보였다. 주위 상황을 파악해 스스로 판단을 내리는 자율형 로봇이다. MOTOMAN NEXT 시리즈는 가반(可搬) 질량 4kg, 7kg, 10kg, 20kg, 35kg 등 5개 기종을 라인업한다.

“기존과 동일한 레벨의 동작을 제어하는 제어 유닛과 함께, 센서로 수집한 정보(데이터)를 통한 인식이나, 로봇의 동작 궤적을 계획하고, 작업 완결까지 실행하는 자율 유닛을 탑재한다. 주위 상황을 인식해 스스로 판단을 내리는 등 자율적으로 동작할 수 있다”(야스카와전기 로봇사업부 소노하라(園原) 부장)

생산 셀 내의 설비기기를 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller)에서 내리는 지령뿐만 아니라 센서로 수집한 정보 등에 근거해 주위 상황에 맞춰 스스로 판단하고 스스로 움직인다.

엔지니어링 툴 ‘YASKAWA Cell Simulator’(이하, YCS)는 변종 변량 생산에 대응할 수 있는 유연한 생산 셀을 구축하기 위한 툴이다. 변종 변량에 대응하기 쉬운 셀 생산 방식으로, 협동로봇이나 자율주행 운반로봇(AMR) 등의 동작 검증 등에 이용한다.

3D-CAD로 작성한 셀 공간이나, 설치하는 설비기기의 설계 데이터를 바탕으로 디지털 트윈을 작성한다. 그 디지털 트윈을 이용해 각 기기의 접속이나 동작 계획을 결정하고, 태스크 프로그램을 만든다. 그 위에서 셀 전체의 동작을 시뮬레이션으로 검증할 수 있다.

2. MUJIN
트럭에서 물건 내리는 순서를 자율 판단, 신축형 컨베이어로 자동 반출

MUJIN의 디베닝(Devanning) 로봇 'TruckBot'은 자체 개발한 핸드가 달린 가동(可動)/신축형 벨트 컨베이어 로봇이다. 트럭 짐칸에 실려 있는 짐에 접근하는 가동/신축형 벨트 컨베이어와, 벨트 컨베이어의 선단에 부착하여 연계 동작하는 핸드로 구성된다.

짐이 무너지지 않도록 어떤 짐을 어떤 순서대로 내릴지를 자율적으로 판단한다. 핸드의 끝에는 진공 흡착 패드가 붙어 있기 때문에 그것으로 짐을 들어올린다. 들어올린 짐은 TruckBot의 컨베이어 벨트에 올리고 창고로 운반한다.

TruckBot이 신축할 때의 최대 길이는 3380mm. 최대 폭 2200mm×깊이 2600mm×높이 2900mm의 컨테이너(짐받이)에 대응한다. 최대 폭 800mm×깊이 800mm×높이 800mm의 케이스(워크)를 다룰 수 있다.
 
3. 스즈키, 야마하발동기
전동 휠체어 기술을 전용, 옥외 운반 수요를 노린 자율운반 로봇

스즈키의 ‘전동 모빌리티 베이스 유닛’은 저속으로 험로에서도 주행할 수 있는 전동 휠체어를 옥외 전용 운반 로봇에 전용했다. 전동 휠체어의 이동 기구를 베이스로, 자율이동 기술을 보유한 기업에게 운반/이동 플랫폼으로 제공한다.

농업/토목 분야에서 운반 용도나 배송 로봇으로 활용하는 것을 전망하고 있다. 100kg의 짐을 적재한 경우에도 10°의 경사를 돌파할 수 있다고 한다. 현시점에서의 크기는 길이 1200mm×폭 600mm×높이 500mm. 차량 질량은 100kg이다.

야마하발동기도 옥외 주행이 가능한 AGV(자동운반차)를 선보였다. 역시 전동 휠체어 기술을 응용해 개발했다. 자기 테이프(Magnetic Tape)의 라인 위를 주행하는 것을 상정한다. 운반물을 넣은 대차 아래로 들어가 금속 핀 등으로 연결해 견인하는 방식을 채택. 공장의 건물 간 운반에 활용한다.

4. 닛폰정공
울퉁불퉁한 길에서도 흘리지 않고 운반, 옥외 주행 서비스 로봇

닛폰정공(日本精工, NSK)이 선보인 것은 정비되지 않은 노면에서도 짐을 안정적으로 운반할 수 있는 옥외 주행 로봇 ‘Aero Tracer’이다. 옥외에서 짐을 운반하는 용도나 호텔의 옥외 풀장 구역에서 서빙 등의 용도를 상정하고 있다.

한쪽 3륜, 양쪽 6륜 타이어가 달린 저상 바디에 짐칸을 얹었다. 전면 2개, 좌우 2개, 상향 1개 총 5개의 카메라 영상에서 3차원 Visual SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)을 실행해 자기 위치 추정과 주위 지도를 생성해 자율 주행한다.

주행 시의 차체 안정성을 확보하기 위해 높이를 312mm로 낮게 설계했다. 자사 기술을 활용해 개발한 '링크식 서스펜션'과 진자 구조에 의한 자세 유지와 면진 기능이 특징이다.

링크식 서스펜션은 중앙의 큰 구동륜과 작은 2개의 바퀴를 팬터그래프 모양으로 구성한 것으로, 구동륜을 확실하게 접지하면서 요철이 있는 노면과 최대 50mm의 단차 주행이 가능하도록 했다. 25년의 시장 투입을 목표로 한다.

5. Universal Robots
가반 질량 30kg의 협동로봇, AI 합금 채택해 경량화에 부응

Universal Robots의 협동로봇 ‘UR30’는 가반 질량이 30kg으로, Universal Robots의 제품 라인업 중에서 가장 크다. 대형 워크를 쌓는 작업, 공작기계에 워크를 탈부착하는 작업, 높은 토크의 나사 체결 작업 등의 자동화를 상정하고 있다.

기존의 ‘UR20’과 거의 동일한 본체 질량이면서 가반 질량을 10kg 늘렸다. “경량은 협동로봇의 가장 중요한 측면이다”(협동로봇 연구개발 책임자인 Lars Bach 씨). 경량화에는 (1) 로봇 설치가 쉬워진다, (2) 안전성이 높아진다, (3) 소비전력을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

경량화에서는 알루미늄(Al) 합금을 많이 사용했다. 본체의 긴 팔(링크) 부분에는 Al 합금제 압출재를, 그 팔과 팔을 잇는 관절(조인트)부에는 Al 합금 다이캐스팅재를 채택했다.

6. 파나소닉 홀딩스
힘 조절을 어필한 팔과 핸드, 사람 근처에서 작업하는 것을 상정

파나소닉 홀딩스는 쿠션 등의 부드러운 것을 감싸듯이 안을 수 있는 로봇 팔을 선보였다. 역각센서나 토크센서 등을 이용하지 않고, 구동부 일체형의 자체 토크 센싱 구조를 갖는 관절 모듈을 조합해 구성한다.

모듈은 센서나 액추에이터, 제어 회로가 일체로 되어 있어, 힘이 가해지면 그에 대해 기어가 구동하면서 스프링이 변위한다. 최종적으로는 거리 센서로 스프링의 변위를 통해 힘이 얼마나 가해졌는지를 산출한다.

파나소닉의 안마 의자에 탑재된 기술을 로봇용으로 응용해 개발했다. 모듈형으로 함으로써 용도나 태스크에 따라 개수도 자유롭게 조합할 수 있다. 매장이나 집안 등 사람 근처에서 작업하는 용도를 상정하고 있다. 4~5년 후의 실용화를 목표하고 있다고 한다.

안쪽에 컨베이어 기구를 설치한 2개 손가락의 로봇 핸드가 있다. 컨베이어의 회전이나 손가락 끝의 개폐용으로 총 4개의 소형 모터 등을 탑재한다. 잡은 워크를 컨베이어로 내보내거나 끌어당기면서 회전시켜, 핸드 안쪽에서 굴리듯이 워크의 방향을 자유자재로 바꿀 수 있다.

핸드부의 힘센서를 통해 큰 힘을 감지하면, 그 힘을 분산시키듯이 컨베이어를 회전시킴으로써 그 기능을 실현했다. 흡인 핸드 등에서는 파지가 어려운 부드러운 물건이나, 액체가 들어간 파우치 등 모양이 변하는 물건의 파지에도 대응할 수 있다.

물류 현장에서 활용할 수 있을 것으로 보고, 파나소닉은 물류 창고 등에서 실증실험을 실시했다. 그 밖에 상자 안에 가득 들어있는 물건을 꺼내는 작업도 상정하고 있다고 한다.

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