이제 제조 기업은 지능형 제조로 전환하고 있으며 산업용 로봇의 도입은 대부분의 사람들이 선택합니다. 산업용 로봇의 일반적인 응용 분야에는 용접, 도장, 조립, 수집 및 배치(예: 포장, 팔레타이징 및 SMT), 제품 검사 및 테스트가 포함됩니다. 모든 작업은 효율성, 내구성, 속도 및 정확성으로 완료됩니다. 산업용 로봇 기술은 일반적인 픽 앤 플레이스에서 고정밀 협업 로봇에 이르기까지 수년에 걸쳐 빠르게 변화하고 놀라운 발전을 이루고 있습니다.
공장 현장에서는 Boston Dynamics 로봇처럼 달리거나 점프하는 로봇을 볼 수 없습니다. 그러나 작업자가 위험하고 지루하며 반복적인 작업에서 벗어나 완벽하게 수행된다는 것을 알게 될 것입니다.
최근 미국 국립 표준 기술 연구소(National Institute of Standards and Technology)는 제조 산업과 가장 관련이 있는 4가지 유형의 로봇을 다관절 로봇, SCARA 로봇, 데카르트 로봇 및 협동 로봇으로 식별했습니다.
첫 번째. 다관절 로봇
다관절 로봇은 인간의 팔과 유사한 두 개의 링크로 연결된 레이아웃을 가진 로봇입니다. 다관절 로봇은 회전점 수에 따라 분류할 수 있으며 일부 장치는 최대 7자유도를 가집니다. 이러한 장치의 기계적 복잡성으로 인해 상대적으로 비싸고 다른 유형보다 약간 느립니다.
InteractAnalysis에 따르면 다관절 로봇은 여전히 가장 큰 유형의 로봇으로 남아 있습니다. 다관절 로봇은 2019년 전 세계 출하량의 59.6%를 차지했으며 2023년까지 전체 시장의 57.5%를 차지할 것으로 예상됩니다.
다관절 로봇의 장점은 다른 유형의 로봇을 가로막는 장애물을 피할 수 있다는 것입니다. 이러한 장치는 아마도 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 유형일 것입니다. 테이크 앤 플레이스, 디스펜싱, 포장, 부품 및 용접 등에 사용할 수 있습니다.
두번째. 스카라 로봇
수평 다관절 로봇 팔 로봇인 SCARA 로봇은 x축과 y축을 따라 움직일 수 있지만 팔은 Z축 방향으로 고정되어 있고 z축을 따라 제자리에 고정되어 있습니다. 결과적으로 SCARA 로봇은 선택적 컴플라이언스를 가지며 둥근 구멍에 둥근 핀을 삽입하는 것과 같은 일부 조립 작업에서 이점이 있습니다.
SCARA 로봇, 사진: ADTECH
SCARA의 자유도가 낮다는 것은 더 적은 수의 모터, 더 간단한 제어 계산 및 제어 알고리즘, 더 적은 컴퓨터 전력이 필요함을 의미합니다. 베이스와 제작할 부품 사이의 축이 적기 때문에 누적 오류가 줄어듭니다.
공장 현장 로봇 공학에서 중요한 고려 사항은 받침대 자체가 차지하는 바닥 공간에 비해 로봇이 받침대에서 얼마나 멀리 작업할 수 있는지이며 SCARA는 일반적으로 공장 바닥에서 더 적은 공간을 차지한다는 점에서 매우 유리합니다.
SCARA 기계는 상대적으로 제한적이지만 전반적으로 더 빠르고 저렴하며 정확하고 제어하기 쉬운 로봇입니다.
제삼. 데카르트 로봇
직교 로봇이라고도 하는 직교 로봇은 3개의 축(길이, 너비 및 높이)을 따라 직접 이동할 수 있습니다. 이 구조의 고유한 견고성으로 인해 가장 무거운 하중에서도 사용할 수 있습니다.
데카르트 로봇과 SCARA 로봇의 차이점은 z축에서 이동하는 기능입니다. 두 가지에 비해 SCARA의 응답은 더 빠르고 장비는 비교적 깨끗하며 단일 시트 설치 시트는 작은 설치 공간을 필요로 하므로 더 간단하고 장애물 없는 설치 방법이 될 수 있습니다. 반면에 SCARA는 기존 직교 로봇 팔보다 비용이 많이 들고 제어 소프트웨어에는 선형 모션 트윈을 위한 역기구학 메커니즘이 필요합니다. 또한 데카르트 로봇을 사용하여 접착제와 같은 재료를 픽업, 조립 및 분배할 수도 있습니다.
네번째. COBOT(협동 로봇)
협동로봇(약칭 코봇)은 코워킹 공간에서 인간과 긴밀한 상호작용을 하도록 설계된 로봇이다. 2010년까지 대부분의 산업용 로봇은 자율적으로 또는 제한적인 안내에 따라 작동하도록 설계되었기 때문에 인간과의 긴밀한 상호작용에 대해 걱정할 필요가 없으며, 그들의 행동은 주변 사람들의 안전에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 협업 로봇이 고려해야 할 기능입니다.
IFR(International Federation of Robotics)에서 설명한 바와 같이 협동 산업용 로봇(COBOTS)은 산업 현장에서 작업을 수행하기 위해 인간과 협력하도록 설계되었습니다. IFR에 따르면 이 협업은 다음 네 가지 수준에서 이루어집니다.
별도의 단위: 인간과 로봇이 근처에서 작업하지만 별도의 물리적 작업 공간에서 작업합니다. 인간과 컴퓨터의 상호 작용이나 동기화가 없습니다.
순차적 협업: 인간과 로봇 작업 공간 사이에는 일부 교차점이 있습니다. 그러나 한 참가자의 작업은 다른 참가자의 작업이 완료된 후에만 시작됩니다.
협력: 사람과 노동자가 함께 일하는 것.
반응형 협력: 로봇은 인간의 행동에 실시간으로 반응합니다.
이러한 수준은 아래에 나와 있습니다. 녹색 영역은 로봇의 작업 공간을 나타내고 노란색 영역은 작업자의 작업 공간을 나타냅니다.
순차적 협업은 오늘날 공장에서 일반적으로 채택되는 가장 진보된 수준으로 머신 비전과 인공 지능을 통해 구현해야 합니다. 또한 협업 로봇의 접선 분기는 2016년에 수행된 최초의 로봇 눈 수술과 같은 수술 응용 프로그램에 사용되는 로봇입니다. 아마도 이들 중 가장 유명한 것은 Intuitive Surgical의 daVinci 로봇 수술 시스템일 것입니다. 개발자가 만든 코봇. 로봇의 모든 움직임은 외과 의사에 의해 제어되지만 인간의 손으로는 접근할 수 없는 정밀도로 제어됩니다.
로봇 제어를 통해 외과의는 더 작은 절개를 통해 수술할 수 있어 침습적 절차를 줄이고 환자의 회복 속도를 높일 수 있습니다.
분명히 이러한 수준의 정밀도와 정밀한 모터 제어는 산업 환경의 수많은 응용 분야에서 찾아볼 수 있습니다. 그러나 고정밀 협동로봇은 현재 일반 제조 공장에서 당분간 감당하기에는 너무 비싸다.