한국기계연구원이 산업용 로봇팔을 더 쉽고 안전하게 조작할 수 있는 '스마트 교시(敎示·teaching) 장치'를 개발했습니다. 연구팀이 개발한 장치는 산업 현장의 로봇팔 조작에 필요한 복잡한 장비이면서도 전문가의 작업 단계를 단축시켜줍니다. 덕분에 쉽고 효율적인 작업을 가능하게 해주는데요. 사람과의 충돌을 예방하는 기능도 탑재해 스마트 팩토리 확대에도 기여할 전망입니다.
움직임 정확히 구현, 충돌도 미리 예측
이 장치는 한국기계연구원 첨단생산장비 연구본부 로봇메카트로닉스 연구실의 도현민 박사 연구팀이 개발했습니다. 연구팀이 개발한 스마트 교시 장치는 로봇에 직접 부착해 사용자가 원하는 방향대로 로봇의 관절 축을 움직이거나 끝단의 위치를 조정할 수 있습니다. 특히 로봇에 부착된 교시 장치는 직접 사용자의 손으로 움직여야 하는 만큼 작업 중 안정성을 확보하기 위해 충돌을 감지하고 예방할 수 있는 기능도 포함켰습니다. 또한 공간이 협소할 경우 분리하여 무선으로 조정도 가능합니다.
개발된 스마트 교시 장치는 '마우스'와 비슷한데요. 사용자가 로봇에 부착한 교시 장치를 손으로 잡고 마우스처럼 조작하면 장치가 로봇팔 제어기와 통신하며 로봇을 원하는 대로 움직일 수 있습니다. 교시 장치에 가해지는 사용자의 조작 의도를 정확하게 측정하고 통신을 통해 로봇의 제어부에 전달하는 원리입니다.
개발된 스마트 교시 장치는 '교시부'와 '충돌 예측부'로 구분되는데요. 충돌예측부는 로봇에 상시 부착돼 로봇팔 제어기와 연결을 담당합니다. 거리 측정 센서를 내장한 덕분에 로봇 동작 중에 충돌을 예측할 수 있습니다. 교시부는 '6자유도 마우스'를 포함하는데요. 연구팀은 사용자의 입력을 위한 '6자유도 마우스'를 설계했습니다. 필터링 알고리즘을 고안해 신호의 혼선 없이 6자유도의 움직임을 정확하게 구현했습니다. 사용자의 조작 입력을 받고, 로봇의 좌표계 변환 및 교시점 저장 등 로봇 교시에 필요한 기능을 갖췄습니다. 또한 교시부와 충돌예측부는 탈착이 가능해 교시 작업 시에는 교시부를 충돌예측부에 부착해 사용하고 교시 작업이 끝나면 분리가 가능합니다.
연구팀은 교시 장치를 약 500g 이하의 경량 장비로 만들어 로봇팔의 작동에 미치는 영향을 최소화했습니다. 아울러 LED로 충돌 위험을 비롯한 로봇의 교시 및 재현 등 동작상황을 사용자에게 알릴 수 있도록 사용자 친화성을 높였습니다.
지금까지는 로봇 교시를 위해 티칭 펜던트(teaching pendant)를 주로 사용했습니다. 티칭 펜던트는 산업용 로봇에 적용시키기 위해 개발된 장치인데요. 로봇과 거리를 두고 버튼이나 다이얼을 조작해 움직임을 조정할 수 있습니다. 하지만 사용이 어렵고 직관적이지 않아 전문 프로그래머의 작동이 필요하다는 한계가 있었죠. 그런데 이번에 개발된 기술을 적용한다면 프로그래밍 언어에 익숙하지 않은 로봇 비전문가도 로봇을 쉽게 움직일 수 있습니다.
도현민 책임연구원은 "스마트 교시 장치로 산업용 로봇의 직관적인 교시가 가능하도록 했다"며 "사용자 친화적으로 개발한 장치"라고 전했는데요. 덧붙여"생산현장에서 로봇 비전문가인 작업자들도 로봇을 쉽게 움직일 수 있어 공정 변화에 빠르게 대응하고 생산효율을 향상시킬 수 있을 것"이라고 말했습니다.
