로봇공학에 생물학적으로 접근하기

바이오닉 러닝 네트워크 새 프로젝트

Festo의 바이오닉 러닝 네트워크 엔지니어들이 2017 하노버 박람회에서 세가지 미래 지향적인 개념을 제시하였다.

인간과 협력하는 공압식 드라이브와 문어의 촉수를 모델로 한 그리퍼를 갖춘 경량 로봇: Festo의 바이오닉 러닝 네트워크 엔지니어들이 2017 하노버 박람회에서 세가지 미래지향적인 개념을 제시하였다. BionicCobot은 인간 팔의 자연스러운 움직임에서 영감을 얻었지만, BionicMotionRobot은 동물 세상에서 코끼리의 몸통과 문어의 촉수를 기반으로 하였다. 새로운 생체공학 장치인 OctopusGripper도 마찬가지로 문어에서 파생되었다. 세가지 프로젝트 모두 미래에 인간과 로봇의 직접적인 협력이 어떤 모습일지를 보여주었다.

무엇보다 로봇은 단조롭거나 위험한 작업에서 인간을 돕기 위한 보조 시스템으로 사용할 수 있다. 인간과 로봇의 협업 공간에서 인간의 일과 로봇의 작업을 엄격하게 구분하는 일이 늘고 있다. 하노버 박람회에서 Festo가 전시한 생체 공학 경량 로봇은 자연스러운 동작 패턴과 본질적으로 유연한 공압 장치로 인해 안전한 인간/로봇 협업에 이상적이다. 이들은 앞으로 고전적인 로봇 대신 비용 효율적인 대안이 될 수 있다.

BionicCobot – 인간의 운동 역학이 적용된 공압식 경량 로봇

BionicCobot의 움직임 패턴은 상완, 팔꿈치, 반경 및 척골을 통해 어깨에서부터 쥐고 있는 손까지 인간 팔의 동작 패턴을 모델로 한다. 7개의 각 관절은 굴근과 신근의 효율적인 상호 작용인, 이두근과 삼두근의 자연스러운 작동 메커니즘을 사용한다. 따라서 생물학적 모델처럼 매우 섬세한 움직임을 실행할 수 있다.

BionicCobot의 움직임은 강력하고 역동적 특성을 띄도록 또는 섬세하고 유연한 특성을 띄도록 미세하게 조정할 수 있다. 따라서 시스템은 충돌하는 경우에도 인간을 위험에 빠뜨릴 수 없다. 이는 매우 작은 공간에서 고정밀 역학, 센서 및 복잡한 제어 및 측정 기술을 결합하는 공압 자동화 플랫폼인 “Fest Motion Terminal”을 통해 가능하다.

수행할 작업에 따라 BionicCobot은 다른 그립 시스템에 장착할 수 있다. BionicCobot은 특별히 개발된 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 직관적으로 작동된다. 사용자는 BionicCobot에게 수행할 동작을 가르치고 쉽게 파라미터화할 수 있다. 정의된 작업 단계는 원하는 순서로 구현하기 위해 드래그 앤 드롭으로 시퀀서 트랙으로 전송할 수 있다. 전체 운동 시퀀스가 가상으로 묘사되고 동시에 시뮬레이션된다. 태블릿과 Festo Motion Terminal 간의 인터페이스는 ROS (robot operating system, 로봇 조작 시스템) 플랫폼으로, 이 플랫폼에서 운동학적 경로 플래닝이 계산된다.

BionicMotionRobot – 자연스러운 운동 형태를 지닌 경량 로봇

코끼리의 트렁크와 문어의 촉수는 매우 유연한 방식으로 움직일 수 있다. BionicMotionRobot은 유연한 공압 벨로우즈 구조와 적합한 밸브 및 컨트롤 기술을 통해 이러한 유동적인 운동 패턴을 자연스럽게 모방한다. 본질적으로 유연한 운동학 개념은 독일 미래상(German Future Award)을 수상한 2010년의 바이오닉 핸들링 어시스턴트(Bionic Handling Assistant)에서 파생되었다. 3D 텍스타일 편직물로 만든 새로운 유형의 바깥 피부 덕분에 이제 BionicMotionRobot이 전체 운동학적 시스템의 강력한 힘 잠재력을 완전히 펼칠 수 있다. 바이오닉 로봇 암은 약 3kg의 내구성을 지닌다.

옥토퍼스 그리퍼 –문어 촉수를 모델링한 그리핑

 

옥토퍼스 그리퍼를 사용하여 Festo는 문어의 촉수를 바탕으로 생체 공학적인 그리퍼를 제공한다. 이 그리퍼는 공압으로 제어할 수 있는 부드러운 실리콘 구조로 이루어져 있다. 압축 공기가 가해지면 촉수가 안쪽으로 구부러져 형태에 맞추어 부드럽게 물체를 감싸서 잡을 수 있다. 문어의 다리와 마찬가지로, 능동적으로 그리고 수동적으로 제어되는 두 줄의 석션 컵이 실리콘 촉수의 안쪽에 배열된다. 이 석션 컵이 옥토퍼스 그리퍼가 모양이 다른 다수의 물체를 집어들고 유지할 수 있게 한다. 유연한 그리퍼는 BionicMotionRobot 및 BionicCobot과 함께 광범위하게 적용할 수 있다. Festo Motion Terminal은 로봇 암과 그리퍼를 제어하고 조절한다. 부드럽고 본질적으로 유연한 구조 덕분에 옥토퍼스 그리퍼는 향후 인간/로봇 공동 작업 공간에서 사용할 수 있는 가능성이 크다.

Bionic Learning Network

십여 년 전에 Festo는 회사 내 혁신 프로세스와 긴밀히 연결된 Bionic Learning Network를 시작하였다. 대학생, 유명 대학, 연구소 및 개발 회사와 협력하여, Festo는 프로젝트, 테스트 베드 및 기술 플랫폼을 후원한다. 목표는 새로운 기술에 대한 영감의 원천으로서 바이오닉스 혜택을 얻고, 산업 자동화에서 이를 실현하는 것이다