협동 로봇(Cobots)이란?

협동 로봇은 종래의 안전 펜스 없이, 직접적인 상호 작용을 통해 인간과 함께 작업할 수 있는 로봇입니다. 인간과 협동 로봇이 직접적으로 상호 작용을 하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

복잡한 작업을 안전하게 실행
고품질 생산
직관적이고 사용자 친화적인 협동 로봇 교시 및 프로그래밍

협동 로봇 또는 “지능형 보조 기기”라는 개념은 자동차 산업의 연구 프로젝트와 기업들로부터 유래된 개념으로, 인간의 개입을 통해 협동 로봇이 무거운 물체를 옮기는 힘을 제공하는 것을 의미합니다. 이러한 시스템을 통해 협동 로봇이 가진 보조 능력을 안전하게 이용할 수 있었습니다. 세월이 흐르면서 협동 로봇은 다음과 같은 작업을 수행하도록 발전해왔습니다.

픽앤플레이스
품질 검사
라스트 마일 조립 및 마감

MATLAB으로 프로그래밍한 지능형 빈 피킹 협동 로봇.

협동 로봇의 피킹 및 포장을 위해 YOLO로 식별되며 확률이 레이블 지정된 6개의 검정 상자. — MATLAB에서 YOLO를 사용한 객체 검출.

협동 로봇 조작을 위해 검정 상자의 자세 추정을 보여주는 6개의 MATLAB 플롯. — MATLAB에서 ICP(Iterative Closest Point) 포인트 클라우드 정합을 사용한 객체 자세 추정.

협동 로봇(Cobots)의 이점

종래의 산업 자동화에서는 로봇이 인간 작업자에게 물리적 상해를 입히지 않으면서도 안정적으로 기능할 수 있도록 인간과의 물리적 접촉으로부터 로봇을 분리시켜야 했습니다. 이러한 시스템에서 로봇은 인간이 전혀 없는 구역이나 케이지 안에서 작동합니다.

유연한 자동화

로봇을 케이지 안에 가두면 로봇의 능력이 제약을 받습니다. 현재 시장은 리드 타임 단축과 대량 맞춤화를 요구하고 있습니다. 이러한 요구로 인해 작업자의 안전을 보장하는 동시에 인간과 로봇 간의 협동을 통한 유연한 다목적 제조 시스템에 대한 관심이 증폭되었습니다. 유연하고 협동적인 자동화에서 협동 로봇은 힘과 정밀성, 데이터 분석 능력으로 인간의 능력을 증강하고 향상시켜, 협동 로봇 최종 사용자에게 가치를 창출합니다. 협동 로봇을 통해 달성하고자 하는 목표는 다음과 같습니다.

공존 - 인간 작업자와의 작업 공간 공유를 통한 공정의 최적화
협동 - 인간이 참여하는 다양한 작업을 위한 유연한 자동화

안전 시스템

안전 펜스는 로봇의 광범위한 도입을 가로막는 기술적인 장벽입니다. 협동 로봇은 협동 로봇과 물체 간의 안전한 상호 작용을 허용하는 내재적 안전 설계를 통해 안전 요구사항(예: ISO^® 10218-1 표준)을 충족하도록 설계되었습니다. 협동 로봇은 잠재적 충돌에 노출된 관성을 줄이고, 원치 않는 충격 에너지를 흡수하기 위해 관절 토크 센서 등의 적격 부품을 사용합니다. 뿐만 아니라 협동 로봇 개발자는 다양한 외부 센서(예: 카메라, 레이저, 심도 센서)를 사용하고, 획득한 데이터를 융합하여 인간-로봇의 근접도와 제스처를 안정적으로 인식하게 합니다.

고급 알고리즘 및 AI를 사용한 협동 로봇 프로그래밍

모든 요구사항을 충족하는 협동 로봇 개발을 방해하는 기술 격차는 여전히 있습니다. 다품종 소량 생산 환경에서 협동 로봇이 가진 제조 잠재력을 활용하기 위해서는 고급 알고리즘이 필요합니다. 협동 로봇은 딥러닝을 통해 주변 환경을 독립적으로 인식함으로써 명시적인 지시가 없는 낯선 상황에서도 작업을 수행할 수 있어야 합니다. 협동 로봇의 모션 플래너는 협동 로봇이 목표 위치에 도달하도록 하고, 충돌 회피 알고리즘은 협동 로봇이 이동하는 중에 센서가 제공한 국지적인 지식을 기반으로 하여 동적 환경에서 반응성 있게 동작하도록 합니다.