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[SPECIAL REPORT] 로봇은 ‘기계기술의 꽃’…인지기술 융합으로 더욱 지능화

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[첨단 헬로티]


지금까지 로봇은 단순 반복 작업을 위해 주로 사용됐다. 일 자체가 단순 반복이 아닌 비정형화되어 있고 규칙적이지 않는 작업인 경우에는 여전히 사람이 하고 있었다. 그런데 스마트 팩토리를 위한 로봇은 사람처럼 불규칙적인 것도 인식해서 작업할 수 있어야 한다. 즉, 지능형 로봇이 요구됐다. ‘제3회 스마트제조 베스트프렉티스 컨퍼런스’에서 현대로보틱스 이순열 상무가 스마트 팩토리를 위한 지능형 로봇 활용에 대해 강연한 내용을 정리했다.


▲ 현대로보틱스 이순열 상무는 “로봇은 인지기술의 융합으로 더욱 지능화가 되면서 사람이 하던 영역을

 이제는 로봇이 대신할 수 있게 됐다”고 말했다.


지능형 로봇이란 지령에 의해 수동적, 반복적 작업을 수행하던 전통적 방식을 벗어나 ‘외부 환경을 인식’하고 ‘스스로 상황을 판단’하여 ‘자율적으로 동작’하는 로봇이다.


이렇게 되려면 지능적인 부품을 만들어 써야 하고 고급화된 제어 기술이 들어가야 한다. 또 빅데이터, 인공지능 등 IT 기술이 융합되어야 가능하다. 로봇은 기계기술의 꽃이라고 말한다. 앞으로는 로봇 기술보다는 IT 기술, 인공지능 기술이 로봇 기술을 대변하고 발달할 것 같다.


로봇의 핵심 부품 및 기술에는 크게 4가지로, 센서, 구동기, 제어기, 소프트웨어가 있는데, 소프트웨어가 로봇의 핵심 기술을 좌우하는 시대가 이미 도래 했다. 하나의 사례를 보겠다. 3D 시뮬레이션 기반의 로봇 시스템 개발 사례이다. 오프라인 프로그래밍을 통해 로봇 동작 파일(JOB 파일) 생성이 가능하다. 충돌을 사전에 감지하고 케이블 시뮬레이션으로 케이블 간섭을 확인할 수 있다. 현대로보틱스의 디지털 트인 플랫폼인 HiNet의 경우 데이터 수집·정제·분석을 통해 최적의 대안을 제시하고, 가상의 공장에서 이를 확인할 수 있다.


로봇, 인지기술 융합으로 더욱 지능화


로봇이 가장 많이 사용되고 있는 분야 중 하나가 용접이다. 자동차를 만들 때 차체를 결합하거나 선박을 만들 때 용접하는 환경은 매우 열악하다. 열악한 작업 환경을 로봇으로 대체하는 노력들이 많이 이루어지고 있는데, 이미 자동차 산업에서는 용접을 로봇이 거의 100% 하고 있다. 선박의 경우에는 CAD 정보에 의해서 로봇이 어떻게 어느 부분을 용접해야 하는지 인식하고 작업에 들어간다.


문제는 용접의 오차이다. 로봇이 CAD 정보를 가지고 있더라도 실제 작업물은 지그 위에 있어도 항상 일정한 위치에 놓여있지 않아 편차가 발생할 수 있다. 그래서 터치센싱 기술을 활용하기도 한다. 터치 센싱은 로봇의 툴(용접기)과 작업물의 접촉에 의한 인식을 통하여 작업의 시작점과 종료점을 검출하는 기능을 한다. 따라서 기존 티칭된 궤적에 따라 정밀한 작업을 할 수 있다. 또 하나는 아크 센싱 기술이 있다. 아크용접 로봇 시스템은 용접 중인 전류값의 변화를 실시간 인지하여 로봇의 용접 경로를 판단하여 자율 운전이 가능하도록 한다.


실제 활용 사례를 보겠다. 먼저, 굴삭기를 만드는 중국 소재의 공장이다. 현대는 20년 전에 인건비가 저렴한 중국으로 공장을 옮겨 굴삭기와 지게차를 생산해왔다. 그런데 이곳에도 매년 8~10% 인건비가 상승하고 있고, 용접 품질과 생산성 저하는 물론 고 기량의 용접사 수급에도 어려움이 있었다. 그래서 2018년부터 용접을 로봇으로 다 바꿨다. 후판 용접로봇 시스템을 구축함으로써 효과는 높게 나타났다. 우선, 공정별 16명에서 2명으로 인력을 절감했으며, 용접 품질 개선으로 품질 신뢰도가 크게 향상됐다. 또한, 아크율 증가(60%)로 용접 생산성이 올라갔고 위험작업 환경 개선되어 쾌적한 작업 분위기가 조성됐다.


로봇은 인지기술의 융합으로 더욱 지능화가 되고 있다. 그 예로, 비정형 물류 처리를 위한 비전 기술이 활용되고 있다. 최근 조립·반송을 위한 핸들링 응용과 검사 응용에 로봇의 수요가 증가하고 있지만, 로봇은 눈이 없기 때문에 불규칙하게 놓여 있는 물건은 처리를 못한다. 사람이 정렬시켜주면 로봇이 작업하는 진행방식이 현재까지의 수준이었다. 로봇이 사람처럼 정렬해서 작업할 수 있도록 하기 위해 활용한 기술이 머신비전 기술이다.


작업물이 불규칙적으로 쌓여 있더라도 비전으로 찍으면 물건이 어떤 모양으로 어떤 위치에 어떤 각도로 놓여 있는지 알 수 있어, 로봇은 정확한 위치에 가서 집어 올릴 수 있다. 때문에 사람이 하던 영역을 이제는 시각기능을 가지고 로봇이 대신할 수 있게 됐다.

또한, 3D 스캔 비전 시스템을 활용하면 로봇이 정지하지 않고 연속 이동하여 제품의 영상을 획득, 다양한 검사작업을 수행할 수 있다. 이로 인해 검사 및 측정 공정의 사이클 타임이 향상된다.


또 다른 예로, 지금 경기도 안산에 스마트 팩토리 모델공장을 짓고 있는데, 이 공장에 여러 가지 스마트 팩토리 핵심 기술들이 응용되고 있다. 그 중의 하나가 모바일 로봇이다. 현재 로봇은 대부분이 고정된 장소에서 작업하고 있는데, 자율주행 AGV에 로봇이 탑재되어 옮겨 다니면서 물건의 위치를 찾아서 이송한다.


또 하나는 5G 기술을 활용하는 거다. 로봇이 움직이려면 위치나 주변의 장애물에 대한 정보를 받아야 하고, 작업할 때도 상태나 작업물의 위치 등을 원격으로 받아야 한다. 그러기 위해서는 5G 기술을 활용하지 않으면 안 된다. 왜냐하면, 인공지능 기술을 개별 로봇에 집어넣는다면 로봇 가격이 너무 비싸지기 때문이다. 로봇도 인공지능이 원격에 있는 엣지든지 클라우드 컴퓨팅에 있는 인공지능 기술을 연결해서 불규칙한 패턴을 인식해서 작업할 수 있도록 해줘야 한다.


데이터 기반 로봇 관리


로봇을 사용하면서 생기는 문제는 유지보수이다. 로봇은 밤낮을 가리지 않고 일하다보니 갑자기 고장이 난다. 로봇의 주요 부품은 감속기인데, 감속기의 수명은 보통 3년이다. 그런데 3년이 되어 모든 로봇이 고장이 나는 게 아니라 무리하게 사용하면 2년 만에도 고장 날 수 있다.


현대로보틱스는 데이터 기반의 로봇관리 시스템인 HRMS(Hyundai Robot Management System)로 모니터링, 고장진단, 유지보수를 지원하고 있다. 예를 들어 모터나 감속기가 앞으로 몇 시간 더 사용할 수 있는지 수명이나 부하율을 분석해서 고장을 예측하는 알고리즘을 만들어 원격 서비스를 하고 있으며, 에러 알람이나 전자 메뉴얼, 알람 이력 관리 등 유지보수 알람을 통해서 빠른 조치로 유지보수 비용을 절감하고 있다.


이처럼 현대로보틱스는 로봇 동작 기반 데이터 수집 및 통계적 분석을 통해 로봇의 이상상태 검지와 데이터 저장 최적화 및 이상검지 효율성을 향상시키고 있다. 또한, 텍스트 분석(머신러닝)을 활용하여 A/S 정비이력 데이터 분석을 하고 있으며, 장애조치 시 에러코드별 최적의 조치 가이드를 제공하여 정비시간을 줄이고 있다.


지금 중소기업에서 로봇을 사용하는 데 가장 어려운 점의 하나는 초기 비용 부담과 로봇을 유지보수 할 수 있는 인력의 부재이다. 로봇 시스템을 구축하는 데 보통 초기 비용이 5천만 원에서 7천만 원이 소요된다.


또 로봇 전문가 1명을 고용하는 데도 연봉 8천만 원에서 1억 원 정도 들어간다. 그런데 자동차를 빌려 쓰듯이 로봇을 임대해서 사용하고 유지보수를 위해 원격 서비스를 받는다면 훨씬 비용 효율적일 것이다. 현대로보틱스는 이러한 원격 서비스를 받을 수 있는 시스템을 지원하고 있다.



















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