얼마 전 로봇, 기계, 메커니즘을 아우르는 Asian-MMS가 중국 톈진에서 개최되며 세계의 석학들이 모였다.
Mechanism and Machine Science라는 명칭에 걸맞게 이번 행사에서는 로봇과 관련된 다양한 학술논문들이 발표됐다. 본지에서는 MATERIC의 도움을 받아 본 행사에 대한 참관기를 일부 발췌했다.
지난 7월 9일부터 10일까지 이틀간 중국 톈진에서 ‘3rd IFToMM Asian Conference on Mechanism and Machine Science(이하 Asian-MMS)’가 개최됐다.
Asian-MMS는 지난 2010년 타이완 타이페이에서 처음으로 개최된 이래 이후 일본 도쿄를 거쳐 올해에는 중국 톈진에서 열렸다.
학회의 주요 주제는 기구학적 기구 및 기계의 설계, 해석, 응용, 교육, 역사 등이며, 이틀간 3개의 회의실에서 이루어지는 작은 규모에도 불구하고 로봇, 생체모사, 생산기계, 의료, 천문, 스포츠 과학 등 다양한 분야에서의 연구 논문들이 발표됐다. 135명이 참석한 가운데 107편의 논문이 선보여졌다.
한편 이날 토쿄대 Yoshihiko Nakamura 교수는 기조연설에서 인간의 복잡한 뼈와 근육들의 움직임을 표현하기 위해 뼈와 링크, 근육을 직접 제작해 표현했고, 인간의 움직임으로부터 근육과 뼈들의 움직임을 표현하는 동영상을 통해 휴머노이드 로봇 분야에서 진행되는 다양한 연구들을 선보였다.
1. Asian-MMS에서 소개된 로봇들
1) Proper Road Data Interval of Rescue Robot for Real-time Analysis
(Tae-Yun Kim, Samuel Jung, Wan-Suk Yoo Pusan National University)
무인체계시스템의 경향에 따라, 최근 사람이 접근하기 힘든 지역으로부터 부상자를 구조하는 구조구난 로봇이 개발되어 왔다. 구조구난 로봇에는 안정된 주행을 위해 한계속도추정 알고리즘이 적용된다. 이러한 한계주행속도 추정 알고리즘은 시스템과 3D 레이더로부터 스캔되는 로드 데이터 사이의 실시간 동역학 해석으로써 수행된다. 그러므로 해석의 정확성과 적절한 해석량을 만족하는 로드 데이터 간격을 결정하는 것이 필요하다.
구조구난 로봇의 바디는 멀티바디 동역학에 기초하여 모델링되며 궤도는 토양에 대한 궤도 침하량에 따른 궤도힘을 계산하는 힘 모델로써 설계된다. 로드 데이터 간격을 결정하는 시뮬레이션은 여러 속도와 로드 데이터 간격의 반복 시뮬레이션으로 수행되며 가속도 응답은 각 시뮬레이션으로부터 얻을 수 있다. 시뮬레이션 응답과 로드데이터에 대한 기준 가속도 응답을 비교함으로써 타당한 피팅률을 나타내는 로드 데이터 간격을 결정한다.
2) Mechanical Design of a Mobile Robot with Elliptic Legs for Environmental Monitoring
(Katsuaki Tanaka, Hiroyuki Ishii, Shinichi Kinoshita, Satoshi Okabayashi, Atsuo Takanishi, Waseda University, Yusuke Sugahara, Kokushikan University)
대중의 자연 환경 오염에 대한 걱정이 높아지고 있다. 사실상 몇몇 포럼에서는 자연 환경 보호가 매우 중요한 국제적 이슈로서 논해지고 있다. 이러한 관심들이 자연 환경에 대한 관찰의 필요성을 높이고 있다. 이에 각종 모니터링 방법들이 제시되고 있으며, 모니터링 관측소, 모니터링 차량, 도수 운반 센싱 장비와 같은 것들이 있다.
이러한 방법들은 몇 가지 단점이 존재한다. 접근 불가한 지역에서는 사용되기 힘들고, 환경 변화에 따른 장소 이동이 불가능하다. 이러한 한계들을 보완하기 위해서는 휴대가 가능하며 인간의 존재가 필요 없는 로봇이 필요하다.
이 논문에서는 이러한 단점들을 보완한 자동 자연 환경 모니터링 로봇(WAMOT, Waseda Animal Monitoring Robot)을 개발했다. 이 로봇을 이용하여 효율적으로 넓고 다양한 환경을 모니터링 할 수 있도록 하는 것이 목표이다. 선행으로 연구된 로봇들이 많으나 비용이 많이 들며 복잡하고 실제로 사용되기에는 어려움이 존재한다. 이 논문에서는 이를 보완해 단순한 콘셉트와 저비용의 로봇을 개발했다고 한다.
난점은 에너지 관리와 야외 환경에서의 운동성이다. 오랜 기간 동안 로봇이 작동해야 하며, 거친 야외 환경에서 작동해야 한다. 이 연구에서는 야외에서의 운동성을 높이고 에너지 소비를 줄이기 위해서 타원형의 다리를 적용하였다.
3) Design of a Parallel Robot with Optimized Workspace Shape for Fast and Flexible Pick-and-Place Operation
(Shaoping Bai, Guanglei Wu, Preben Hjornet, Aalborg University)
Pick-and-Place 로봇은 잘 알려진 제품 핸들링 로봇 중의 한 종류이다. 반도체나 전기 제품과 같은 자동 산업에서 수년 동안 이 로봇이 계속 사용되고 있으나, 음식 산업에서의 설치 비율은 여전히 낮은 편이다. 음식 패키징 산업에서는 음식을 여러 가지 카테고리(유제품, 해산물, 과일, 야채, 육류, 빵 등)로 나누고 있고 이러한 제품 핸들링은 다른 제조 분야보다 더 어렵다. 많은 양을 처리하기 위해서는 처리 속도가 빨라야 하고 정확도가 높아야 한다. 이러한 고성능, 고속도 로봇이 음식 산업에 적용이 된다면 큰 발전이 이루어 질 것이다.
이 연구에서는 이러한 음식 산업에 사용하기 위해 Pick-and-Place 로봇을 최적화하여 좀 더 유연하고 빠르게 만들었다. Pick-and-Place 로봇을 작업 공간에 최적화하기 위해서 Hyper-ellipsoidal Reachable 공간이라 불리는 것을 사용했다.
기존의 완전 대칭 로봇인 Delta나 Quattro 로봇과는 달리 Superellipsoidal 작업 공간은 컨베이어에서 Pick-and-Place 작업을 하기에 최적의 공간이다. 이 논문에서는 필요한 모양의 작업 공간에서 최적으로 움직일 수 있는 Pick-and-Place 로봇의 디자인을 제안하고, 기구학적으로 분석하고 최적화를 했다. 또한 로봇의 업무 수행을 도와주고, 이동이 가능한 플랫폼도 함께 개발했다.
4) A Theory of Degrees of Freedom for Parallel Mechanisms with Spherical Bonds
(Haibo Qu, Yuefa Fang, Sheng Guo, Beijing Jiaotong University, China)
강체 기구 메커니즘에서 DOF(Degrees of Freedom) 해석은 가장 기본적인 문제이다. 정확한 DOF를 알아야 메커니즘 간의 결합이 용이하고 설계 적용이 가능하다.
논문에서는 Moving Platform이 있고 3개의 Spherical 결합이 있는 메커니즘에 적합한 DOF 기준을 제안했다. Moving Platform에 대하여 DOF를 계산 할 수 있으며, 공간 상에서 뿐만 아니라 평면에서의 계산으로 단순화 할 수 있다. 이러한 DOF 기준으로 메커니즘 합성과 분석이 가능하다.
2. Parallel Mechanism에 주목하는 연구자들
이번 Asian-MMS가 열린 중국 텐진은 북경과 가까이 위치하며 바다를 끼고 있는 도시로, 아름다운 야경으로 유명한 중국의 관광지이다. 더운 날씨에도 불구하고 이탈리아, 덴마크 등의 유럽뿐만 아니라 인도, 동남아에서도 여러 사람들이 방문하여 뜻 깊은 자리를 함께 할 수 있었다.
Asian-MMS는 MMS(Mechanism and Machine Science)라는 명칭에서 알 수 있듯이 기계 및 메커니즘 분야의 연구 개발을 촉진하고 관련 세계 연구자들의 연구교류가 목적이다.
발표는 3개의 미팅 룸에서 진행되었으며 핵심 주제였던 로봇, 메커니즘 외에도 관련된 기타 다양한 흥미로운 주제가 많았다.
모든 연구 내용들을 볼 수 없었지만 기구학과 관련한 분야에 대해서는 학습하고 적용방안에 대해 생각해 볼 수 있는 시간이었다.
해외 학술대회에 참여하면서 느낀 점은 세계 여러 나라에서 각자의 관심분야가 다르고 이러한 기회를 통하여 배우고 교류할 수 있다는 점이었다. 예로 이번 학회는 중국에서 열리다 보니 중국출신 연구자들이 많았고 공통된 주요 주제는 Parallel Mechanism이었다.
필자의 경우, 해당 분야에 대해 연구할 기회가 없었으나, 이번 학술대회를 계기로 다양한 생산현장에 쓰이며 동역학, 기구학, 제어 연구주제로서 상당히 중요한 메커니즘이라는 사실을 알 수 있었다. 이렇듯 다른 나라 사람들의 관심 분야를 교류하고 토의하면서 분야의 시각을 넓힐 수 있었다.
※본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었습니다.
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