상세보기

SCHUNK의 안전한 그리핑 시스템 인간과 로봇의 협동시대를 그리다 정대상 기자입력 2016-10-31 18:09:51

인간과 로봇이 함께 하는 협업 현장에서는 무엇보다 지능적이고, 안전한 그리퍼가 요구된다. SCHUNK는 여러 기술연구를 통해 인간과 로봇 협업용 액추에이터에 있어 무엇이 중요하고, 어떠한 기준이 충족되어야 하며, 현재의 기술로 가능한 것이 무엇인지를 보여주었다. 특히 SCHUNK의 협동 로봇용 그리퍼 JL1과 함께 그리핑 기술 전문가는 미래 인간-로봇 협업에 새로운 벤치마크를 세우게 됐다.

 

 

협업 그리퍼 JL1 애플리케이션

 

2년 전 SCHUNK가 처음으로 세계에서 인증 받은 안전 그리핑 시스템을 선보였을 때, 이미 협동로봇을 위한 그리퍼가 제품으로 출시될 것이라는 사실은 예견됐다.

당시 SCHUNK 그리핑 시스템 사업의 총괄을 맡고 있던 ‘랄프 스테인만’은 “미래 생산현장에서 인간과 로봇의 협업에 더 이상 장벽이 없을 것”이라고 정의 내렸다. 이후 24개월 뒤, SCHUNK의 하이테크 개발 기술자들은 랄프 스테인만의 정의를 구체적으로 실현해냈다.

이는 그리퍼의 수준을 한 차원 높여 무한한 가능성을 엿볼 수 있도록 한 기회였다. 이를 통해 SCHUNK는 그리퍼 시스템 모듈의 성공 법칙을 안고 발전할 수 있게 됐다.

 

안전 기능 콘셉트의 최종화

인간과 로봇이 한정된 공간에서 함께 있는 상황이 늘어나면서, 작업자는 안전을 우려하여 컴포넌트, 로드 파트, 저장 컨베이어에 남아있는 결함을 제거하고, 기능장애를 최소화하기 위해 노력한다. 이때 SCHUNK의 안전 그리핑 시스템 EGN과 EZN은 SCHUNK ECM 컨트롤러와 결합해 SCHUNK ECS안전 모듈이 SLS(Safely-Limited Speed), SOS(Safe Operating Stop), STO(Safe Torque Off)와 같은 안전 기능(Safety Function)들을 가능하게 한다. 안전 매트와 도어 스위치, 조명 커튼과 3D 카메라가 해당 지점을 모니터링 하면서 별도 간섭 없이 보호 지점을 완벽하게 등급화해 구분 지을 수 있다. 이때 인간/기계 접촉 지점이 서로 닿을 정도로 가까워지면, 긴급 정지 작동을 이용할 수 있다. 이 경우 그리퍼는 어떠한 보호구역에서 발생되었는지에 따라 안전하게 제한된 속도로 동작하거나, 혹은 작동이 중지된다. 안전하게 작동 중지된 그리퍼에도 전기는 지속적으로 공급되고 있기 때문에 그리퍼는 공작물을 파지한 상태를 유지하며, 안전구역이 해제되자마자 바로 정상 작동 모드로 복귀하며, 추가적인 지연이나 시스템 재시작은 필요 없다.

 

 

전기 용량성 센서 시스템으로 작업자와 접촉할 경우 자동으로 안전 작동 중지 모드로 변경

 

상호작용과 소통이 가능한 SCHUNK 협업 그리퍼

인간과 로봇이 한 공간에서 함께 작업을 하거나, 가까운 위치에 있는 경우가 많아질수록 접촉이 빈번하게 일어나기 때문에 지켜야 될 안전수칙이 단계별로 더욱 까다로워진다. 예를 들어 낮은 단계에서는 분리된 가공 영역에서 안전규정 DIN EN ISO 12100에 따른 위험 평가와 DIN EN ISO 13849를 준수하는 기계 안전 인증서의 기능 안전 영역은 충분해야 하며, DIN EN ISO 10218-1/-2와 DIN EN ISO/TS 15066의 보호 규칙은 인간과 로봇의 직접적인 협업에 있어서 반드시 추가적으로 고려되어야 한다.

 

SCHUNK 협업 그리퍼 제품군은 기본 단계에서부터 목표를 세워, 향후에는 안전한 인간과 로봇의 협동과 관련해 미래의 까다로운 요구조건 3가지 또한 만족시킬 계획이다.

▲파지된 공작물을 놓치지 않는 그리퍼 ▲늘 작업자의 접근 상태를 살피는 그리퍼 ▲파지 공정 중에 일어날 수 있는 사고 위험을 줄이는 것이 이 3가지 요구조건이다.

 

파지는 여러 센서들이 함께 있기 때문에 주위 상황에 맞게 조절될 수 있다. 다양한 ‘감각들’은 기록이 되며, 상황에 따라 주위 작동 환경을 평가하고, 소통한다. 그러므로 미래의 SCHUNK 협업 그리퍼는 공정과 주위 환경에 대한 적절한 정보를 제어 및 생산 시스템으로 전송할 수 있다. 중요한 것은 제품의 지능적인 동작, 최적 공정 그리고 꼼꼼한 기록이다. SCHUNK의 제품 대부분이 가지고 있는 특징으로 협업 시리즈 모듈은 생산 작업자가 독립적으로 업무할 수 있도록 돕고, 협동로봇의 적절한 활용성을 이끌어 낸다.

 

SCHUNK 협업 그리퍼 JL1은 개발이 이루어지는 작업 현장에서 이를 더욱 확실하게 보여준다. 인간과 로봇의 협업을 위한 첫 지능형 그리퍼로서, 인간에게 직접 반응하고 소통한다. SCHUNK는 이 그리퍼의 명칭을 선정할 때, 의도적으로 브랜드 홍보대사이자 독일의 전설적인 골키퍼 옌스 레만(Jens Lehmann)의 이니셜을 선택했다.

 

 

좌측부터 협업 그리퍼 EGP와 협업 그리퍼 JL1

 

JL1의 눈에 띄는 몇 가지 특징을 살펴보자면, 첫 번째로는 안전한 드라이브로 광범위한 파지력과 동시에 안전기능을 추가로 갖추고 있다. 이는 공정이 어떤 상황으로부터 간섭을 받더라도, 부품은 계속해서 안정적으로 파지된 상태에 있음을 확실하게 보여준다.

두 번째로 주변 환경을 인지하는 센서는 그리퍼 주위에서 벌어지는 상황을 기록한다.

셋째, 소프트웨어는 센서의 신호를 평가해 이에 따라 공정을 진행하고, 넷째는 인간 혹은 다른 것에 의해서 그리퍼로 접촉이 이루어진 경우, 파지력은 제한되었다가 다시 작동 시, 이 제한은 즉각적으로 분산된다.

마지막으로, 날카롭거나 각진 형상이 아닌 부드러운 외관으로 디자인됐다.

 

센서를 이용해 주위환경 모니터링

SCHUNK의 협업 그리퍼 JL1 그리퍼는 부드럽게 굴곡진 외관으로 공작물 파지를 보호하며 제품에 내장된 LED 패널로 커뮤니케이션 인터페이스를 구축했고, 협업 애플리케이션에 있어 무엇이 중요한지를 보여준다. 특별하게 고안된 파지 기술과 그리핑 핑거에 있는 힘 측정 죠를 통해 그리퍼가 파지한 것이 공작물인지 혹은 작업자의 손을 접촉했는지 등에 따라 동작을 제어할 수 있고, 또한 어느 정도의 파지력이 필요한지도 파악할 수 있다.

또한 힘 측정 죠와 카메라 등 시각 모니터링 요소가 촉각 및 전기 용량 센서로 만들어진 피부나 전류기반 힘 제어기 등과 함께 통합되어 있다. 상황을 판단하기 위해서 다양한 감각들을 통합, 지배하는 인간처럼, 협업 그리퍼 역시 센서 감지로 주위 환경을 통찰력 있게 살펴볼 수 있는 것이다. 개별 센서로부터 다양한 정보가 소프트웨어로 송출되고, 이후 올바른 정보가 다시 도출되며, 나아가 OPC UA 인터페이스를 통해 그리퍼는 로봇은 물론 상위 차원 시스템 제어와도 소통할 수 있다. 이를 통해 인더스트리 4.0의 전제조건인 유연한 공정들에 부합이 가능하다.

 

동시에 그리퍼는 플랜트 컨트롤러와 작동기 사이에서 직접적인 소통수단으로, LED패널과 컬러를 활용해 상태를 알려주는 코딩 시스템으로 시스템 작동 준비 여부 및 공작물 파지에 대한 정보를 제공한다. 애플리케이션에 따라 컴포넌트는 정의된 가공 영역 REID나 비주얼 코드를 통해 확인된다. 내장된 터치스크린은 다양한 작동 모드로 티칭하거나, 변경할 수 있으며, 그리퍼와 직접적으로 소통하는 데도 이용된다.

 

 

인간 로봇 협동작업(HRC)

 

SCHUNK 협업 팀의 뛰어난 협동 업무 수행 능력

SCHUNK는 협업 그리퍼 시리즈 표준 모델에 대한 첫 개발을 마무리 짓는 단계에 들어섰다. 이 표준 프로그램이 본격적으로 시장의 문을 두드릴 시기에는 고객 맞춤형 솔루션으로 인간과 로봇의 협업을 위한 그리퍼를 해당 애플리케이션에 적용하는 것에 집중할 것으로 보인다.

이와 관련해 SCHUNK는 디자인, 제품생산관리, 조립라인, 지원부서 등의 전문가들과 제휴를 이끌어 냈다. 팀으로 구성된 이 전문가들은 협동로봇의 사용분야에 관계없이 파지 자체의 뛰어난 우수성을 확신한다. 이는 신속함과 요구되는 위험도평가뿐 아니라 기술시행의 적극적인 지원도 가능하다는 것을 의미한다.

 

 

협업 그리퍼 WSG

 

슝크인텍코리아(주) www.kr.schunk.com

정대상 기자
로봇시대의 글로벌 리더를 만드는 로봇기술 뉴스레터 받기
전문보기
관련 뉴스
의견나누기 회원로그인
  • 자동등록방지