[첨단 헬로티] 독일 울름 응용과학 대학의 서비스 로봇 연구소는 로봇 프로그래밍을 쉽게하기 위한 모듈화 방식의 소프트웨어 프레임워크를 개발하고 있다. 이 개발의 목적은 업체에 상관없이 사용할 수 있는 소프트웨어 컴포넌트를 제공하는 것이다. 예를 들어, 각기 다른 업체에서 내놓은 로봇 그립퍼를 갈아끼워서 플러그-앤-플레이로 새로운 로봇 솔루션을 빠르게 개발할 수 있다. 따라서 울름 대학의 연구팀은 고도로 확장성이 뛰어나고 표준화된 임베디드 컴퓨팅 하드웨어를 필요로 했기 때문에 콩가텍(Congatec) 제품을 선택했다. 오늘날 첨단 로봇은 매우 복잡한 구조로 되어 있으며 다수의 서브시스템으로 이뤄진다. 다수의 축과 구동 장치로 이루어진 머니퓰레이터(Manipulator)라고 하는 것을 사용하며, 그 끝에 Gtipper 시스템이나 측정 장치 같은 것을 장착할 수 있다. 움직임을 제어하고 물체 인식이나 위치 인식을 위해서 센서 시스템을 필요로 한다. 또 사람과 같은 공간에서 작업할 수 있는 자율적인 협업 로봇들이 등장함으로써 더 많은 기능과 빌딩 블록들이 추가되고 있다. 산업용 환경에서 안전한 인간-기계 상호작용이 가능한 이동형 로봇을 예로 들 수 있다. 또한 &l
날붙이를 교환할 때마나 밸런스를 잡는 것이 필요 밸런스 좋은 머시닝센터(MC)용 툴링은 많은 메리트를 낳는다. 특히 절삭공구 및 스핀들 수명 개선과 동시에 생산성 향상으로도 이어지는 것은 크게 주목해야 할 점이다. 원래 절삭 조건은 툴링(여기에서는 MC용으로 세트된 절삭공구와 툴홀더 조합의 호칭으로 한다)의 진동 정도와 밸런스가 정확하게 잡혀 있을 때에만 향상되는 것이다. 또한 밸런스에 관해서 말하면, 조정 부족보다는 과잉에 좋은 쪽이 아무런 불이익도 없는 것은 상상하기 어렵지 않다. 언밸런스는 불균일한 무게의 분배에 의해 회전 중에 발생한다. 이 때 회전 속도의 2승에 비례해 원심력이 발생한다. 즉 언밸런스량이 동일하면, 주축 회전이 2,000min-1일 때와 10,000min-1일 때에 25배의 원심력 차이가 발생한다. 그렇기 때문에 툴링의 언밸런스는 고속 가공에서 공구 중량이 크고 날붙이가 복잡한 형상을 하고 있는 경우에는 특히 마이너스 영향이 두드러지게 된다. 언밸런스에 기인하는 악영향의 하나로서 기계 주축에 대한 부하가 있다. 언밸런스에 의해 생기는 원심력은 주축 베어링을 상처 입히고, 지금까지의 동사 경험으로부터 보면 주축 수명을 반감시킨다. 이
카본 나노 튜브의 특징 카본 나노 튜브(CNT)는 1991년에 飯島澄男 박사에 의해 발견된 비교적 새로운 재료이다. CNT는 탄소 원자만으로 구성되는 섬유 상태 물질로, 그 직경은 대략 0.8~150nm이다. 탄소 원자만으로 구성되고, 또한 섬유 모양 물질인 탄소섬유(CF)의 직경은 수 μm 정도이기 때문에 CNT의 직경은 CF에 비해 상당히 작다. 그렇기 때문에 CNT는 매우 큰 비표면적을 가지는 재료이며, 그 범위는 대략 200·1,200m2/g이다(개구 CNT에서는 2,000m2/g을 넘는 값도 보고되어 있다). 탄소섬유와 CNT의 차이는 CF 중의 탄소 상태가 확실하게 정해져 있지 않은 것에 대해, CNT는 그라파이트를 통 모양으로 둥글게 한 구조이기 때문에 그 화학 구조가 명확하게 결정되어 있는 점이다. 그렇기 때문에 CNT는 CF와 달리 이상 상태에서는 (말단 부분을 제외) 모든 탄소 원자가 sp2 혼성궤도를 가지고 있다. 이것으로부터 CNT는 기계강도나 내열성(잘 산화되지 않고 공기가 없는 환경이라면 3,000℃ 정도에서도 견딜 수 있다), 열전도성(캐리어는 주로 포논)이 우수한 재료라고 생각된다. 또한 기본 구조가 그라파이트이
플라스틱 부재의 제조 분야에서 셀룰로오스 나노파이버(CNF)는 그 경량성이나 높은 기계적 강도로부터 플라스틱의 새로운 강도 보강재용 첨가제로서 기대되고 있다. 플라스틱은 원래 경량인데, 탄성률이 낮고 구조용 부재로서 사용하려고 하면 보강이 필요해진다. 기존 강도 보강재로서 유리파이버(GF), 탄소섬유 등의 섬유 상태 보강재가 사용되고 있는데, 100% 만족하고 있는 것은 아니다. 예를 들면 GF를 첨가한 수지를 성형하면, 성형기의 스크류나 금형의 마모를 촉진할 우려와 플라스틱 성형 부재의 표면성이 악화되는 등의 문제가 있다. 또한 탄소섬유는 열경화성 수지의 보강재로서 사용되기 시작하고 있지만, 열가소성 수지의 보강재로서는 코스트나 성형 수법에 문제가 있어 아직 보급에는 이르지 못하고 있다. CNF는 사이즈(직경 4~100nm, 길이 5μm 이상)가 작고 부드럽기 때문에 스크류나 금형의 마모도 적으며, 금형의 미세한 요철에 대한 전사성에도 영향을 미치지 않고 표면성 악화가 적은 것이 경량성이나 강도 보강성에 더해 기대되고 있다. 이러한 움직임 속에 CNF의 열가소성 수지에 대한 첨가 용도로서 특히 주목을 받고 있는 것이 플라스틱 발포체에 대한 응용이다.
최근 알루미늄이나 아연, 마그네슘 등의 다이캐스트 제품은 자동차 부품 이외에도 산업기기나 OA 기기 등에 널리 사용되고 있다. 또한 앞으로 경량화 요구가 더욱 높아질 것은 분명하며, 다이캐스트 제품의 박육화·복잡형상화와 고품질·저코스트의 양립이 필수라고 생각된다. 박육화나 고품질 확보를 위해서는 우수한 용탕 충전성의 확보와 가스 권입이나 블로홀의 저감이 문제가 된다. 그 수단으로서는 일반적으로는 고진공화나 초고속 사출화 등 주조기의 하이스펙화가 생각되는데, 반대로 주조기의 가격 상승이나 유지 관리비의 증대, 금형 수명의 저하 등에 의한 고코스트가 과제가 된다. 이 글에서는 앞에서 말한 과제를 해결할 수 있는 금형 기술로서 주목받고 있는, 토요다자동차(주) 등과 공동 개발한 획기적인 탕흐름성을 가지는 나노카본 재료를 이용한 다이캐스트 금형용 표면처리(이하 카본 코팅이라고 부른다) 기술에 대해 소개한다. 카본 코팅의 개요 카본 코팅(이하 CC라고 한다)은 카본 나노파이버와 풀러렌을 조합시킨 치밀한 카본 피막이다. 그림 1에 나노카본 재료의 사진과 모식도를 나타냈다. 카본 나노파이버는 가스 침류질화 처리의 과정에서 아세틸렌 가스를 넣음으로
인서트 성형은 플라스틱과는 이재질의 금속 부품 등(인서트 부품)을 금형 내에 세팅 후, 플라스틱을 충전해 성형품을 제작하기 때문에 특히 ①플라스틱의 성형 수축률(유동 방향, 유동 방향과 직각 방향), ②플라스틱과 이재질 부품의 선팽창계수 차이에 의한 인서트 성형 제품의 치수 정도에 대한 영향에 대해 유의해야 한다. 이번에는 인서트 성형의 종류·제품 적용 예, 인서트 성형 제품 개발 시의 유의점에 대해 해설한다. 인서트 성형의 종류·제품 적용 인서트 부품의 종류 등에 따라, 주로 다음과 같이 분류할 수 있다. 1. 금속(나사, 핀) 인서트 나사 인서트를 그림 1에, 핀 인서트를 그림 2, 그림 3에 예시한다. ▲ 그림 1. 나사 인서트 (모터 고정용) [출처 : ㈜아이전자공업] ▲ 그림 2. 핀 인서트 (광학 부품) [출처 : 일본전기(주)] ▲ 그림 3. 핀 인서트 단면 2. 후프 인서트 프레스 가공 완료의 박판 후프재를 사출성형기에 세팅한 금형 내에 끼우고 플라스틱을 충전해 성형하는 공법으로, 주로 커넥터 제품에서 사용된다. 세로형 성형기를 사용한 후프 인서트 성형 프로세스를 그림 4에, 성형품을 그림 5에 나
[첨단 헬로티] 이번 글은 마지막으로 로봇에서 SW 플랫폼과 인공지능(특히 이 연재들에서는 기계 학습을 의미함) 간의 관계를 살펴보고, 향후 방향에 대해 논의하고자 한다. 첫 연재에서는 일반적으로 인공지능, 데이터, SW 플랫폼에 대한 내용을 설명하였고, 두 번째 연재에서는 SW 플랫폼에 대한 내용, 세 번째 연재에서는 기계 학습과 학습 구조 혹은 데이터와의 관계를 설명하였다. 데이터 학습이 로봇의 기능이다 인공지능과 SW 플랫폼 간의 관계를 이해하기 위해서는 대상 로봇의 기능을 명확하게 할 필요가 있다. 이전의 연재에서도 언급하였지만, 기계 학습 기술은 데이터에 기반을 두고 있다. 즉, 그림 1과 같이 해당 데이터(입력과 출력)의 학습이 로봇의 기능이다. 따라서 데이터를 통하여 학습되지 않은 입력들에 대해 대부분이 정확하게 동작하지 않는 경향이 있다. 이렇게 정확하게 동작하지 않는 경우에 사람이 개입할 경우 사람의 안전에 영향을 줄 수 있다는 것도 큰 문제이다. 즉, 학습되지 않은 것은 처리할 수 없다는 문제이다. 이 내용이 기계 학습의 큰 단점 중의 하나이다. 학습된 결과는 코어에서 수행되는 매개변수 값들로 그 수에 따라 CPU 혹은 GPU에서 수행될 수
[첨단 헬로티] 초고령화 시대, 정년의 연장과 임금피크제의 도입. 진급은 어려워지고, 청년 일자리는 줄어들고 있는 지금. 저자는 1인 기업, 그중에서도 제조업에 희망이 있다고 말한다. 이게 과연 가능한 일일까? 돈을 벌수는 있을까? 설사 가능하다 하더라도 혼자서 일한다는 게 익숙하지도 않고, 지금 하는 일은 너무 지겨운데? 게다가 혼자 회사를 하고 있다고 하면 남들이 무시하지는 않을까? 저자는 이런 질문들에 하나하나 답하듯 아흔아홉 개의 조언을 제시한다.<편집자 주> 72. 동정, 감사히 받아라 1인 기업을 하면서 가장 먼저 버려야 할 것은 자존심이다. 허세는 금물이고, 거품과 기름은 모조리 빼야 한다. 하지만 말처럼 쉽지 않다. 동창회에 나가서 명함을 건네면 다들 첫마디가 “사장 됐구나? 뭐 하는 회사야?”라는 질문이고, 그다음은 어김없이 “직원은 몇 명이야?”다. “직원은 나밖에 없어. 혼자 해”라고 말하는 순간 상대방의 표정에서 괜히 물어봤다는 난감함과 미안함을 캐치할 수 있다. 나는 전혀 불행하지 않은데 상대방은 나를 동정한다. 상대로부터 동정받는 것, 그리 유쾌한 경험은 아니
[첨단 헬로티] 과거에는 한가지의 기술이 잉태되고 마켓에서 성숙하게 되기까지는 많은 시간이 필요로 했다. 아마도 그러한 이유는 기술의 진보와 활용 측면에서 바라본다면 그 중간에 많은 진입 장벽들이 존재했고, 이 진입 장벽을 허무는 역할을 기업이 했으며, 기업이 소비자를 리드했기 때문이라고 생각된다. 하지만 지금의 기업 환경은 하나의 작은 실수도 용납되지 않는 완벽한 제품이 요구되고 있고, 기술의 발전이 더욱 빨라지면서 소비자의 눈높이는 더욱 높아져 가고 있다. 이러한 현실 속에서 IT 기술 중심에는 빅데이터와, 사물인터넷, 그리고 클라우드가 빠지지 않고 등장하고 있다. 위에 나열한 3가지의 기술은 어느 한 부분도 종속되는 부분이 아닌 독자적인 영역에서 더욱 발전할 것이라고 생각한다. 이 3가지 핵심 기술 요소의 미래에는 양자컴퓨터(Quantum Computer)가 있지 않을까 생각해 본다. ▲ IBM의 양자 컴퓨터 지난 1, 2회 기고에서는 클라우드로 양자컴퓨터를 활용해 사용할 수 있는 환경에 대해서 설명했다. 양자컴퓨팅에는 여러가지 방식들이 존재하는데, 그 중에서도 손쉽게 알고리즘 모델 프로그래밍이 가능한 해당 회사에서 제공하는 API(Application
[첨단 헬로티] 이번 글에서는 기계 학습과 학습 구조 혹은 데이터와의 관계를 설명하고자 한다. 첫 연재에서는 일반적으로 인공지능, 데이터, SW 플랫폼에 대한 내용을 설명하였고, 두 번째 연재에서는 SW 플랫폼에 대한 내용을 설명했다. 이번에는 기계학습과 빅 데이터와의 관계를 설명하고자 한다. 첫 연재에서 기계 학습의 모형을 다음의 그림 1과 같이 개념적으로 보였고 빅데이터/기계 학습용 데이터와 기계 학습 모델 간의 관계를 그림 2와 같이 보였다. 이번 글에서는 이들을 기준으로 데이터와 기계 학습 모델 간의 연계 관계를 설명한다. 그림 1 기계 학습의 모형 그림 1을 좀 더 살펴보면, 데이터(학습을 위한 입출력 데이터)에 따라 관련 프로그램의 생성이 달라질 수 있다는 것을 유추할 수 있다. 이러한 전형적인 예가 2016년 마이크로소프트(MS)사가 인공지능 채팅 로봇 Tay의 학습 내용과 구글 포토의 잘못된 인식 내용이다[1]. 즉, 일부 사용자들이 Tay의 학습 방식을 이해하여 인종·성 차별적이고 부적절한 메시지를 학습시킨 결과 개발 의도와는 다른 형태의 채팅 로봇이 나오게 되어 Tay의 서비스가 중단하게 되었다. 또한, 구글 포토는 흑인과 관련
[첨단 헬로티] 테스트 비용 90% 절감, 마쯔다 자동차 전기화 가속 "NI 테스트 플랫폼 및 에코 시스템을 활용해 HILS뿐만 아니라 로봇, 이미지 처리 시스템, 음성 합성 시스템, 노이즈 시뮬레이터, GPS 시뮬레이터를 성공적으로 개발했고, 이를 바탕으로 전자 부품용 통합 자동 테스트 시스템을 구축했다. 수반되는 수동 작업 및 결과 판단 등의 업무에 소요되는 시간이 모두 90% 가까이 단축되어 연간 수억 엔이 절감됐다" - 도모히코 아다치(Tomohiko Adachi) 마쯔다 모토(Mazda Motor Corporation) 수석 엔지니어 복잡해지는 테스트 환경에서 로직 및 견고성 평가 누구나 알고 있듯 차량에 내장되는 전자 장치의 수는 나날이 증가하고 있다. 전자 장치는 자동 앞 유리 와이퍼와 도어록뿐 아니라 이제 조명, 에어컨, 파워트레인, 인포테인먼트 및 심지어 다양한 종류의 안전 시스템을 포함한 많은 차량 구성 요소의 일부가 됐다. 초기 자동차에는 소량의 CPU만 장착돼 있었지만 요즘은 자동차 한 대에 탑재되는 CPU의 수만 100개에 이른다. 마쯔다(Mazda)의 '전자장치 테스트 및 연구 그룹(Electronics Testing and Rese
[첨단 헬로티] 동사의 제품, 기술 동사는 1934년 설립 이후, 일관되게 내연기관 부품을 제조해 왔다. 피스톤링, 밸브시트, 소결 캠샤프트 및 주철 캠샤프트, 실린더 라이너, 베어링 보강재 등이 동사의 주력 제품으로, 내열기관 부품 또는 섭동 부품인 것이 특징이 된다. 이들 주력 제품은 총 매출의 90% 정도를 점한다. 제품에 대응하는 동사 보유 기술로서 우선은 섭동 부품을 취급하기 때문에 트라이볼로지 기술을 들 수 있는데, 그 외에 각 제품의 제조 기술로서 주조, 금형 프레스 성형·소결, 소성가공, DLC·PVD·질화·도금·용사 등의 각종 표면처리, 열처리 등의 여러 가지 기술을 취급하고 있다. 압분 코어 개발의 계기 일본에서는 1990년대 말부터 HEV 등의 환경 대응 자동차가 릴리스되기 시작해, 현재에는 일본 국내에서 HEV가 보통 자동차의 판매 대수 No.1이 되는 등 생산 대수 확대가 계속되고 있다. 최근에는 EV나 연료전지 자동차도 시판이 개시되고 있으며, 환경 대응 자동차는 앞으로 점점 더 그 생산 수량이 증가할 것으로 예상된다. 동사는 내연기관 부품을 주력 제품으로 하고 있기 때문
[첨단 헬로티] 일상생활에서 없어서는 안 되는 자동차, 정보기기단말, 사무기기, 산업기기 등에는 플라스틱 부품이 다용되고 있다. B to C, B to B용 제품의 어느 것에서나 소형·경량화에 더해 견고성, 방진·방수성에 관한 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 고객 요구에 대응하기 위한 부품·제품의 개발이 급선무이 며, 구체화하는 방법으로서 인서트 성형을 들 수 있다. 이 연재에서는 3회에 걸쳐 인서트 성형의 기초와 제품 적용의 유의점에 대해서 서술한다. 제1회는 인서트 성형의 기초, 제2회는 인서트 성형 제품 개발 시의 유의점, 제3회는 인서트 성형에 의한 이종 소재 부품과 플라스틱의 접합·제품 적용에 대해서 해설한다. 인서트 성형이란 인서트 성형은 우선 금속 등의 플라스틱과는 다른 소재(인서트품)를 사출성형 금형의 주로 코어측에 삽입된다. 그 후 사출성형기 실린더 내의 용융 수지를 금형 내에 충전시켜 인서트품을 용융 수지로 뒤덮고, 소정 시간을 들여 냉각·고화한 후 인서트품과 플라스틱이 일체가 된 성형품을 금형에서 취출한다고 하는 성형법이다. 인서트 성형과 구별이 곤란한 필름 인몰드 성형이 있
[첨단 헬로티] 동사는 자동차 관련 부품을 중심으로 ‘지구 환경에 친화적’을 테마로 하는 플라스틱(블로 성형) 제품의 제조, 금형·생력기기 설비의 제작·판매를 하고 있다. 고객이 만족할 수 있는 제품과 기능을 제공하기 위해 중소기업이지만 항상 기술 개발을 해 기술제안형 기업을 목표로 하고 있다. 그 일환으로서 경제산업성의 전략적기반기술 고도화지원사업(서포인사업) 등을 이용하고 있다. 이 글에서는 서포인사업에서 채택된 ‘컴포짓 성형을 고도화시킨 신 공법의 개발’에 대해 활동 내용의 일부를 소개한다. 지금까지도 컴포짓 성형이라는 공법은 세상에 나와 있었지만, 자동차 부품에 필요한 조립성에 어려움이 있어 좀처럼 보급되지 않았다. 동사는 이러한 약점을 극복한 제품의 개발을 지향했다. 컴포짓 성형의 고도화 1. 기존 기술의 과제 중공체를 일체 성형함으로써 저코스트화가 가능한 블로 성형인데, 최대 과제는 성형품에 박육 편차가 크게 생기는 것이다. 원인으로서 생각되는 것은 2가지이다. 하나는 패리슨 형성 과정의 스웰·드로다운의 영향이다. 스웰은 패리슨의 직경과 살두께가 증대하는 현상이다. 드
[첨단 헬로티] 동사는 30년 이상에 걸쳐 세계의 광디스크 메이커에 사출성형용 금형을 제공하고 있다(그림 1). 그 수는 누계 6,000형 이상으로, 세계 톱 셰어의 광디스크 금형 메이커로서 고정도·고품질 금형을 제공하기 위해 여러 가지 특징적인 금형 기술, 성형 기술을 구사, 개발을 추진함으로써 고객 요구에 대응해 현재에 이르고 있다. ▲ 그림 1. 광디스크 성형 광디스크는 성형품 기판 두께 0.3mm라는 박육 성형이 요구되며, 영상이나 음악 정보를 패턴화한 수십~수백 nm 레벨의 미세한 요철 형상으로 해 성형품 기판에 정확하게 전사시킬 필요가 있다. 이러한 박육 성형이나 미세 전사를 실현하기 위해 ‘사출 압출성형’, ‘단열 금형’ 등으로 항상 최첨단 기술을 개발해 왔다. 현재 동사에서는 광디스크 금형으로 축적한 기술을 활용, 특수한 도광판이나 렌즈 등의 광학 성형품, 세포 배양 용기나 바이오칩 등의 의료·바이오 성형품 등 차세대를 위한 여러 가지 요구에 대응함으로써 금형 메이커에서 금형·성형까지의 통합 메이커로 변혁하고 있다. 이 글에서는 동사가 축적한 기술과 그 전개를 소개