스카라 로봇은 픽 앤 플레이스에 최적화된 기구구조와 속도, 그리고 경제적인 비용으로 인해 다양한 산업현장에서 사용되고 있다. 현재 많은 로봇제조사들이 스카라 로봇을 제조하고 있으며, 도시바 기계(TOSHIBA MACHINE) 역시 그중 하나이다. 본지에서는 도시바 기계 로봇 부문의 국내 에이전트인 엑트엔지니어링(주) 최영수 대표이사의 도움을 받아 스카라 로봇의 응용 사례를 연재 형식으로 소개한다.
1. 고정 위치 Vision Interface Application
1) 팔레트(트레이) 부품 조립
제품을 핸들링 하는 작업 공정에서 부품의 외형으로 위치, 각도를 보정해서 이송해야 하는 경우가 있다.
이런 경우는 부품의 조립의 정밀도 자체가 높거나, 조립 부품의 공급을 균일하고 정밀도 있게 공급하기 위해 비전을 사용한다. 비전을 통해서 정확한 위치 정보를 받고, 스카라 로봇은 위치를 보정해서 부품을 조립하는 것이다. 여기서 비전 시스템은 2가지 방법으로 데이터를 보낼 수 있다. 로봇의 작업 반경을 비전에서 고려해 절댓값으로 송신하거나, 이미 지정된 위치에 대한 변화량의 옵셋치만을 증분값으로 연산해서 보내는 방법이다. 이것은 작업을 해야 하는 환경 또는 제품에 따라서 달라지고 비전 데이터에 따라서 로봇의 프로그램 방법이 달라져야 한다. 이 경우 데이터 전송에 사용되는 통신 방법은 RS-232C 또는 Ethernet을 사용하게 되는데 로봇 제어기의 프로토콜을 맞춰 사용해야 한다.
한편 도시바 로봇은 Non-protocol Communication과 Simple Protocol Communication, Dedicated Communication으로 지원하고 있으므로 적용해야 할 기술과 방법에 따라 적절히 선택해서 사용할 수 있다.
트레이 사용 조립 시스템
컨베이어 스토퍼 시스템
2) 도시바기계 스카라 로봇 어플리케이션
이 같은 어플리케이션은 도시바기계 로봇에 제공되는 프로토콜 중 Non-protocol Communication을 사용하면 구성할 수 있다.
Non-protocol Communication은 로봇 제어기와 외부 장치의 문자열 통신을 하는 기능으로서 ASC II 문자열을 송수신할 수 있다. 그리고 문자열의 맨 마지막에는 0x0D(Carriage Return)를 사용해야 한다. 명령어는 2개의 문장으로 이루어지는데 로봇에서 외부 장치로 데이터를 보내는 PRINT와 외부 장치로부터 데이터를 읽어 들이는 INPUT명령어를 사용한다.
PRINT [CHANNEL],{CHARACTER STRING: EXPRESSION },
{CHARACTER STRING: EXPRESSION },…… [CR]
CHANNEL은 COM1 PORT, ETHERNET IP1, ETHERNET IP2, TEACHING PENDANT를 사용해서 데이터를 내보낼 수 있다. 특히 티칭팬던트로 데이터를 보내는 것은 프로그램의 내용을 디버깅하거나 모니터링하는데 유용하게 사용되기도 한다.
INPUT [CHANNEL],{variable}, {variable},…… [CR]
CHANNEL은 PRINT문에서와 같은 포트를 사용할 수 있고 티칭팬던트로 입력을 받는 경우는 티칭팬던트의 키 값을 입력 받을 수 있다.
이것을 프로그램으로 구현해보면 다음과 같다.
PRINT COM1, "REQ"
INPUT COM1, X1, Y1, Z1, C1
'보정된 위치로 이동 한다
MOVE P1 + POINT(X1, Y1, Z1, C1)
제어계통도
도시바 로봇의 통신 인터페이스
2. 인덱스 , 비전 조합
종류가 다른 부품을 조립하는 공정에서 하나의 지그를 사용하고 각각의 부품이 로봇에 의해서 공급, 조립을 동시에 하는 경우에 인덱스와 로봇이 조합된다. 제품의 마지막 공정에는 대부분 검사작업이 필요해진다. 제품의 특성에 따라 비전을 사용하는 경우를 비롯해 다양한 형태의 검사 작업이 진행된다.
경우에 따라서는 각각의 위치에서 공급 측의 부품이 일정 위치로 공급되지 못하는 경우, 비전시스템으로 원하는 위치의 제품을 검사하고, 정확한 X, Y 각도 정보를 로봇으로 송신한다. 로봇은 수신된 정보를 통해 보정된 위치로 이동, 부품을 정확하게 조립하게 된다.
인덱스의 크기 또는 로봇의 배열에 따라 다르지만, 통상적으로 충돌의 염려가 있는 경우도 있다. 이때 충돌 가능성에 대해 일일이 프로그램을 하는 것은 매우 번거롭고, 어려운 일이다. 로봇 제조사마다 이를 회피하기 위한 각각의 솔루션들을 제공하기도 하지만, 상대적으로 영역을 감지하는 것이 편리한 방식일 수 있다. 예를 들어 1번 로봇이 특정 영역에 있으면 2번 로봇을 피드홀드(Feed Hold)할 수 있도록 설정하고, 2번 로봇이 특정 영역에 있으면 1번 로봇 또는 3번 로봇을 피드홀드할 수 있다면, 일일이 프로그램을 하지 않더라도 영역에 진입한 로봇이 우선순위를 가지고 작업을 할 수 있게 된다.
특히 로봇과 사람 간의 안전에 대한 고려가 점차 중요해지는 현 시점에서 Interlock을 검토하는 것은 로봇간의 충돌뿐만 아니라 작업자의 안전도 동일한 방법으로 고려해서 설계, 프로그래밍할 수 있다.
엑트엔지니어링(주) www.acteng.co.kr
