일본산업뉴스요약

건설, 협동로봇의 시대
5~6인분 작업을 3명으로

-- 댐 점검, 탁한 물속에서도 선명한 영상 --
건설 현장에서 사람과 로봇이 협업하는 시대가 도래했다. 중노동을 담당하거나 작업 속도를 높이는 등, 부분적으로는 사람의 능력을 훨씬 뛰어넘는 기술도 출현하기 시작했다. 인력 부족이 심화되는 분야를 중심으로 로봇의 도입이 추진될 전망이다.

길이 10미터, 무게 160킬로그램의 D51(이형봉강(異形棒鋼) 치수규격 중 최대)이 대나무 장대처럼 들어올려진다. 주의를 알리는 전자음이 울리는 가운데, 철근은 인부의 손에 이끌린 채, 공중을 가로질러 5미터 정도 떨어진 위치에 설치된다. 소요된 시간은 겨우 80초.

배근(配筋) 어시스트 로봇은 크레인의 사용이 불가능한 지하 구조물의 콘크리트 공사에서 무거운 철근의 배근 작업을 지원하는 로봇이다. 건설기계 대여 및 가설 구조물 등을 운영하는 SC 머시너리(SC Machinery)(요코하마 시)와 파워 어시스트 슈트 개발로 알려져 있는 엑티브링크(ACTIVE LINK)가 공동으로 개발했다.

이 로봇은 사람의 팔처럼 어깨, 위팔, 팔꿈치, 아래팔, 손에 해당하는 5개 부분으로 구성되어 있다. 어깨에 해당하는 부분을 버팀대의 중간말뚝에 고정, 손에 해당하는 파지부(把持部)로 철근의 중심을 잡아 끌어올린다. 최대 250킬로그램의 철근을 반경 5미터 범위 내에서 운반할 수 있다.

-- 직감 조작이 가능 --
직감적 조작이 가능하며, 힘도 거의 들지 않는다. 손잡이를 쥐고 원하는 방향으로 조금 힘을 주는 것만으로 6개의 센서가 조작자의「의지」를 파악. 「어깨」와「팔꿈치」의 회전 부분에 내장된 모터를 자동으로 제어해 공중에 매달린 철근을 이동시킨다.

대형 콘크리트 구조물의 주근(主筋)은 내진 기준의 강화에 따라, 철근의 두께를 두껍게 하고, 이음새도 줄여야 하기 때문에, 비용 감소를 위해 길이는 길어질 수 밖에 없다. 철근은 두꺼워지고, 그 길이도 증가, 숙련된 기술자 부족 및 고령화가 한꺼번에 진행되어, 철근 배근의 생산성은 좀처럼 높아지지 않고 있다.

「보통은 5, 6명이 D51을 들어올린 후, 굴려서 지정된 장소로 이동시켰다. 인부의 부담을 가능한 줄이기 위해 로봇 도입을 생각했다」. 시미즈건설의 카네마루(金丸) 개발기계부장은 설명했다. 배근 어시스트 로봇이 사용된다면 3명만으로도 업무가 가능하다. 한 명은 로봇을 조작, 나머지 두 명은 철근의 양 끝에 손을 대고 위치를 조정하면 된다.

현장에서는 사람과 로봇이 혼연일체가 되어 작업이 이루어지기 때문에, 안전 대책에 심혈을 기울었다. 조작 중에 주의 환기를 위한 전자음이 흐르도록 한 것이 그 한 예이다. 작업 시, 스위치를 누르고 있지 않으면 조작이 멈추는 구조 외에도, 사람이 기계에 끼지 않도록 클러치 기구도 설치했다.

팔이 닿는 범위의 배근이 끝나면, 다음 작업 공간으로 배근 어시스트 로봇을 이동시키지 않으면 안 된다. 수작업으로 구조를 바꿀 수 있도록, 로봇은 5개 부분의 조합으로 구성되어 있다. 각 부분의 무게는 60킬로그램 이하로 낮춰, 해체에서 재설치까지의 시간은 3명이 작업할 때 약 20분이 소요된다.

SC머시너리의 이시하라(石原) 이사장은「중간말뚝의 경간(徑間) 등, 로봇 도입을 상정한 가설 설계를 세운다면 더욱 효율성이 높아질 것이다. 앞으로는 궤도를 설치해, 로봇을 필요에 따라 이동시키는 것도 고려하고 있다」라고 말한다.

파나소닉이 개발한 것은 댐 수중 점검로봇이다. 「실내에서 촬영한 것 같다」. 교토 우지시(宇治市)의 아마가세(天ヶ瀬)댐의 현장 점검에서는 로봇에 의해 촬영된 선명한 수중 영상에 참가자들은 탄성의 목소리를 높였다.

개발된 로봇은 고해상도 카메라를 탑재한 ROV(원격 조종 무인잠수함). 깊이 200미터의 수중에서도 촬영이 가능하다. 40미터의 깊이에서 다이버가 활동할 수 있는 시간은 20분 정도지만, 로봇은 약 2시간 동안 이동할 수 있다. 국내 최대규모의 댐이라도 수일 안에 벽면 전체의 촬영을 끝낼 수 있다.

소형 보트에서 전용 승강기로 로봇을 가라앉힌 후, 배 위의 모니터를 통해 영상을 확인하면서 로봇을 조종한다. 수중에서는 탑재한 센서를 이용해 댐 벽면으로부터의 거리와 수심을 일정하게 유지한다. 벽면을 따라 반(半)자동으로 수평 이동할 수 있기 때문에, 흔들림이 적은 안정된 촬영이 가능하다.

로봇의 최대 특징은, 탁한 수중에서 촬영된 영상을 선명하게 하는 기술이다. 물방울이나 빛의 얼룩 등을 제거하는 감시카메라 기술을 응용해, 영상에 찍힌 부유물을 없앤다. 선명화된 영상에는 구조물의 미세한 요철도 확실하게 나타나 있다.

「우리 제품의 강점은 가전제품을 통해 길러온 영상 처리 기술이다. 영상의 품질을 중시했다」라며 파나소닉 AV네트워크스사의 사업개발센터 선행개발부의 구로마루(九郞丸) 부장은 자랑스러워 했다.

이 밖에도, 선명화된 영상으로부터 손상을 자동 유출하는 시스템에는 TV의 액정화면 제조 시, 상처 및 결함을 찾아내는 기술을 활용했다. 카메라의 해상도에 따라 폭 0.2mm 이하의 손상도 발견해 낸다. 검출 된 손상을, 촬영 시에 기록된 위치 정보와 조합해, 벽면 지도로 나타내는 시스템도 제공한다. 지도 위의 점검 결과가 축적되어, 매년 그 변화를 추적해나간다면, 검침 수준이 큰 폭으로 향상될 가능성이 있다.

-- 드론이 선두주자 --
「기체를 1미터 앞으로」. 수강자가 드론을 조종해 지정된 위치로 이끌고 있다. 2016년 9월 고쿠사이코교(國際航業)이 설립한「드론 스쿨」에서는 조종 기술 향상 및 민간 자격증 취득을 목적으로 약 20명의 수강자들이 모였다.

「드론을 사용하지 못하면 일을 받을 수 없게 되어버렸다」. 참가자 중 오카야마(岡山)현 내에서 건설 컨설턴트 회사를 운영하는 한 남성은 이렇게 말했다. 드론은 건설 로봇의 선두주자로써 최근 몇 년 동안 급속히 보급되었다.

대형 항공측량업체가 국토교통청의「i-Construction」에 맞춰, 드론에 의한 공사 측량을 본격적으로 추진하려는 움직임이 활발해지고 있다. 수 센티미터 단위의 정밀도가 요구되는 공사 측량에서는 토탈스테이션 등을 사용한 지상 측량에 의존할 수 밖에 없었다. 드론의 등장으로 항공측량업체의 장기(長技)라고 할 수 있는 사진 측량 기술을 살릴 수 있는 시장이 확대되었다. 고쿠사이코교의 드론 스쿨은 이러한 흐름을 상징한다.

다른 분야에서 참가한 기업도 만만치 않다. 드론의 개발과 공사 측정을 운영하고 있는 에어로센스(Aero Sence)(도쿄)는 2016년 10월, 이착륙을 포함한 기체의 비행과 측량, 3차원 데이터 작성까지를 거의 자동으로 처리하는「에어로봇측량」이라 불리는 서비스를 시작했다. 기체와 조종 단말기, 클라우드 데이터처리 서비스를 통합해 건설회사에 대여해준다.

에어로센스의 사마타(嶋田) 이사는「드론이 자신의 위치를 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다면, 앞으로는 표정점(標定点) 설치와 같은 야외 작업이 모두 자동화 될 수 있을 것이다」라고 전망했다.

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