자동화 솔루션의 비장의 카드로 산업용 로봇이 선택받는 이유
자동화의 수요가 높아지는 요즘, 일손 부족 해소와 비즈니스 기회를 확대할 수 있는 비장의 카드로 산업용 로봇에 대한 주목도가 한층 높아지고 있습니다. 범용성, 유연성을 가지는 산업용 로봇은 전용기기의 도입이 힘든 현장, 대규모 설비 수리가 어려운 현장 등에도 적용하기 쉽다는 이점을 가지고 있습니다.
또한, 로봇 시스템 도입의 프로 집단인 시스템 인테그레이터(SIer)와 연계함으로 해서 제안에서부터 시운전, 부팅, 운용까지 시스템 업을 원활하게 할 수 있습니다.
그리고, 가와사키 중공업은 2021년 6월에 로봇과 주변기기를 신속히 접속해 쉽게 시스템을 구축하는 플랫폼 “K-AddOn”의 운용을 시작했습니다. 로봇 도입에는 핸드와 각종 센서, 비전 등 주변 기기와의 접속이 필요하며, 그 접속성을 사전에 검증・인증하는 것을 목적으로 하는 오픈 플랫폼을 마련했고, 도입 시에 필요한 기기 접속의 검증 비용 삭감을 목표로 하고 있습니다.
또한, 로봇에게 작업을 시킴으로 해서 가공 조건을 포함한 교습 데이터와 실적 데이터를 축적하는 것도 가능합니다. 모아 둔 데이터는 다른 로봇에 2차 이용하거나 진척 관리, 실적 수집, 트레이서빌리티 확보에 도움이 됩니다.
로봇의 종류는 크게 “산업용 로봇”과 “비산업용 로봇”으로 나누어진다. 주로 제조업이나 물류, 농업, 축산 등의 분야에서 활약하는 것이 전자이며, 후자는 경비나 의료, 복지, 우주 등의 현장에서 이용되는 로봇을 가리키는데 Pepper나 로봇 청소기 등도 이에 포함된다.
애초에 산업용 로봇이란?
세계 최초의 산업용 로봇은 1962년에 미국에서 탄생했습니다. 미국인 엔지니어 George Charles Devol, Jr.가 제안한 “티칭(가르침)과 플레이백(재생)에 의해 자동화로 유연하게 대응하는 로봇”이라는 아이디어와 “로봇의 아버지”로 불리는 사업가 Joseph Frederick Engelberger가 만나서 탄생하게 된 것이 “유니메이트(=범용 능력을 가진 작업 동료)”라 이름 붙여진 산업용 로봇이었습니다.
이 “유니메이트”를 제조・판매하는 유니메이션사와 서둘러 기술 도입 계약을 맺은 것이 가와사키 중공업이었습니다. 기술력을 총동원하여 일본 국산화를 도모하였고, 1969년에 일본 최초의 산업용 로봇 “가와사키 유니메이트 2000형”을 발표했습니다. 이후, 일본 국산 산업용 로봇 개발은 자동차 산업을 중심으로 가속화되었습니다. 원래 전기 기기나 정밀 기계 분야에서 높은 기술을 가지고 있었던 일본 국내 제조사의 실력이 여기에서 한꺼번에 꽃을 피웠고, 이윽고 일본은 세계를 리드하는 로봇 대국이 되었습니다.
산업용 로봇의 종류는 크게 6종류로 나눠집니다. 먼저 초기에 널리 보급된 것은 대포처럼 대좌 중심에 선회축을 두고 작업을 하는 로봇 암이 상하 회전 + 신축하는 “극좌표형 로봇”입니다. 일본 국산 최초의 산업용 로봇 “가와사키 유니메이트 2000형”도 이 타입에 속합니다. 이것을 닮은 타입으로 역시 초기에 많이 활약한 것이 “원통 좌표형 로봇”입니다. 이것은 선회축을 중심으로 상하 이동 + 신축하는 로봇 암 메커니즘을 가지고 있습니다. 그리고, 선회축을 사용하지 않고 세로가로높이의 3방향으로 직교하는 슬라이드로 3차원 움직임을 실현하는 것이 “직각 좌표형 로봇”입니다. 이 타입은 설치 면적은 커지지만 메커니즘이 심플해서 제어가 쉬운 것이 특징입니다.
가와사키 중공업이 개발한 일본 국산 최초의 산업용 로봇 “가와사키 유니메이트”는 모터라이제이션(Motorization, 자동차 대중화)이 꽃피던 시대의 일본에서 자동차 업계로부터 특히 큰 기대가 모아졌으며, “3D(어렵고(difficult), 더럽고(dirty), 위험한(dangerous) 분야) 업종”으로 여겨지고 있었던 용접 공정에서부터 투입되어져 갔다.
산업형 로봇은 주로 6개의 타입으로 분류할 수 있으며, 왼쪽에서부터 “극좌표형 로봇”“원통 좌표형 로봇”“직각 좌표형 로봇”“수직 다관절형 로봇”“수평 다관절형 로봇”“평행 링크 구조 로봇”으로 나누어진다. 이 중에서 “수평 다관절형 로봇”을 양팔로 한 것이 가와사키 중공업이 만든 협동 로봇 “duAro”이다.
새로운 시대의 산업용 로봇 형태
고속이면서 움직이는 힘도 강한 지금까지의 산업용 로봇은 그 성질상 사람과 격리해서 안전한 칸막이 안에 설치해야 할 필요가 있었습니다. 한편으로, 근래에 새로운 타입으로 주목을 받고 있는 것이 사람과 어깨를 나란히 하면서 공존할 수 있는 협동 로봇입니다. 칸막이 등의 큰 안전 설비가 필요 없기 때문에 공간을 절감해서 운용할 수 있으며, 전용 설비도 적게 들기 때문에 다양한 현장에 유연하게 적용하기 쉬운 것이 특징이자 장점입니다. 예를 들면, 가와사키 중공업의 양팔 스카라 로봇 “duAro(듀아로)”는 한 사람 분의 작업 공간에 콤팩트하게 설치할 수 있는 협동 로봇입니다. 2개의 로봇 암을 살려서 사람과 같은 움직임으로 도시락 내용물을 담거나 식기를 씻고, 화장품의 포장 작업 등을 할 수 있습니다. 가와사키 중공업에서는 “duAro”를 활용한 재활용 작업 현장용 자동 쓰레기 분류 시스템도 개발하고 있습니다.
또 하나, 로봇 분야에 새로운 파문을 일으킨 것이 가와사키 중공업이 만든 원격 협조 조작 로봇 시스템 “Successor(석세서)”입니다. 컨트롤러 유닛을 통해 떨어진 장소에 있는 로봇을 원격 조작할 수 있는 “Successoｒ”는 지금까지는 어렵다고 여겨져 온 “사람의 감각이 필요한 작업”에 로봇 적용의 가능성을 펼쳤습니다. 인간의 미세한 동작을 프로그래밍 없이 직접 가르치는 것이 가능하므로, 예를 들면 명장의 기술을 로봇이 배우도록 하고 로봇을 통해 신입 기술자가 장인의 기술을 배우는 기량 전승 로봇으로서의 일면도 갖추고 있습니다. 한 사람의 오퍼레이터가 여러 대의 로봇을 동시에 움직이는 멀티 컨트롤 기능에도 대응하고 있어서, 장래적으로는 고속 통신망을 이용해서 전 세계의 공장을 한곳에서 컨트롤할 수 있게 될지도 모릅니다. 다가올 스마트 팩토리 시대에 실로 적합한 시스템이라 할 수 있을 것입니다.
안전 칸막이로 둘러쌀 필요가 있는 지금까지의 산업용 로봇과는 달리 협동 로봇은 사람과 어깨를 나란히 해서 작업할 수 있는 것이 특징이다. 가와사키 중공업에서는 협동 로봇 “duAro”를 활용해 “자원 쓰레기 선별 작업 지원 시스템”을 개발했다. 사람 한 명분의 공간만 있으면 설치할 수 있으며 2개의 로봇 암을 활용해 사람과 동일 라인, 동일 컨베이어 상에서 선별 작업을 할 수 있다.
“Successor(석세서)”는 “커뮤니케이터”라 불리는 컨트롤러 유닛을 통해 로봇을 원격 조작할 수 있는 원격 협조 조작 로봇 시스템으로 나중에는 고속 통신망을 이용해 멀리 떨어진 공장의 작업을 오피스에서 하는 그런 활용 방법도 시야에 넣어서 개발을 진행하고 있다.