양팔형스칼라 로봇 “duAro”

가와사키중공업(이하 가와사키)은 2015년 6월 수평 다관절(스칼라) 로봇을 동일 축상에 배치한 양팔로봇「duAro(듀아로)를 개발하여, 전세계에 동시 발매하였다. duAro는 “Easy to use”, “사람과 로봇의 공존과 협조”를 키워드로, 모든 유저들에게 사용의 편리성을 추구하여 탄생하였다.

필자: 하시모토 야스히코, 가와사키중공업 상무집행임원 로봇센터장

duAro의 작업 반경

duAro는 사람과 협력하여 작업하는데 필요한 기능을 모두 갖추고 있다. 로봇 본체는 동체로부터 수평으로 뻗은 2개의 암이 맞대어 있고, 한 사람의 공간에 사람이 양팔로 수행하는 작업반경을 설치가 가능하다. 충돌감지기능과 작업자의 근처에서는 저속으로 동작하는 안전기능을 갖추고 있어, 작업자 바로 옆에서 안전하게 작업할 수 있다. 다이렉트 티칭 기능과 태블릿 단말기에 의한조작, 티칭 등으로 시스템을 간단하게 기동할 수 있는 실용성이 높은 로봇이다. 로봇 본체와 컨트롤러는 일체형 패키지로 구성되어 있어 설치나 이전이 매우 용이하며, 제품의 라이프 사이클이 짧은 분야에서 기존의 생산 라인 구성과 설비의 변경 없이 도입이 용이하다.

양팔스칼라 로봇「duAro」의 개발 아이디어는 처음 전자업계의 요청으로 시작되었다. 전자업계의 제품은 대체적으로 라이프 사이클이 짧다. 종래의 산업용 로봇은 라인이 설치된 이후 모델이 변경되면 생산라인의 레이아웃 변경이 어려웠다. 매번 엔지니어링시간이나 비용이 추가로 들어가기 때문이다. 이런 이유로 전자업계에서의 로봇은 보급이 지지부진하고 도입하기 어려웠다. 로봇의 활용을 검토하는 중소기업은 많았지만, 비좁은 공장에서 설치공간의 확보와 높은 가격으로 인한 설비투자의 부담이 커서 로봇의 보급에 문제가 많았다. 이 때문에 가와사키는 지금까지와는 완전히 차별화된 다른 발상의 로봇 개발의 필요성을 느끼게 되었다.

1 . 개발 컨셉

duAro의 개발에는 세 가지의 개발 컨셉트를 가지고 있다. 사람과 공존 작업이 가능해야 하고, 시스템의 구성이 간단해야 하며, 낮은 가격이 주요 컨셉트이다.

2. 사람과 공존 작업이 가능한 기술

duAro는 수평 다관절 암을 같은 축상에 배치한 양팔구조를 가지고 있어, 1대의 컨트롤러로 2대의 암을 제어할 수 있다. 또한 암을 설치한 대차안에 컨트롤러를 수납하여 대차자체를 이동 설치가 가능하다. 한사람 분의 설치공간을 고려하여 설계하였으며, 바퀴를 달아 밀어서 이동할 수 있고, 설치장소의 변경이 자유롭다. 따라서 시간을 피요로 하는 라인변경 시스템구성이나 로봇이 정지하는 긴급상황에서 빠르게 대응할 수 있다.

duAro는 출력 80W이하의 저출력 모터를 채용하였다. 세로형 암부에는 부드러운 재질의 안전커버를 장착하고 충돌 감지 기능을 갖추고 있다. 좌우의 작업자와의 공동작업 영역에서는 저속으로 동작하고, 그 외 영역에서는 고속으로 동작하는 등 속도를 임의로 설정할 수 있으며 안전펜스도 필요 없다.

3 . 시스템구성을 간단하게 하는 기술

duAro의 외형

컨트롤러와 로봇이 일체형이고 이동성을 높여 시스템 구성이 용이하다. 종래의 산업용 로봇 시스템에서 최대의 과제였던 작업내용의 교시 즉 “티칭”에도 duAro는 획기적인 기술을 도입하였다. “다이렉트 티칭기능”과 “태블릿에 의한 조작·티칭”이 동시 사용이 가능하다. “다이렉트 티칭기능”이란 작업자가 로봇에게 작업 순서나 방법을 자세히안내하느 것으로 생각하면 된다. 작업자가 duAro의 암을 잡아 실제의 움직임과 동일한 순서로 움직임을 하나하나 지시하면 duAro는 모든 작업과정을 기억하고 이를 실행에 옮길 수 있다. 태블릿 단말기를 통한 조작이나 동작 설계도 가능하다. duAro는 조작반의 기능을 모두 태블릿 단말기로 옮겨 유용성이높고 간단한 방법으로 조작 할 수 있으며, 단말기 조작 방법은 하루 만에 익힐 수 있을 정도로 간단하고 쉽다. 또 태블릿 단말기는 여러대의duAro의 조작반으로 사용할 수 있도록 하였다.

4. TOTAL COST

duAro는사람과 공존영역에서의 저속동작 실현한다

duAro는 2015년 6월 출시할 당시 많은 고객으로부터 문의를 받았다. 고객들은 duAro의 뛰어난 기능뿐만 아니라 duAro의 가격에도 놀라움을 금치 못했다. 가와사키는 축적된 기술력을 바탕으로 비용절감 노하우를 적극 도입하여 저비용화를 도모하였다. duAro는 로봇본체와 주변설비의 패키지에 힘을 쏟아 2개의 암(ARM)을 사용하여 JIGLESS를 실현하였고, 주변 비용을 기존과 비교하여 크게 억제할 수 있었다. 생산현장에서는 종래의 로봇에 비해 라인변경에 들어가는 소요비용 낮아져 변경을 거듭할수록 누적 비용의 절감 효과는 커진다. duAro에 의해 새롭게 로봇과의 공존과 협조의 시대가 시작되었다. duAro는 여러가지”간단함”으로 이루어져 있다. 이것이 duAro 자체가 갖는 기술 레벨의 낮음을 의미하는 것은 아니다. 이 “간단함”의 뒤에는 가와사키 산업용 로봇의 축적된 복잡하고 수준 높은 기술이 포함되어 있다. 고객들은 duAro를 간단하게 사용할 수 있게 되면서 개선요구 부분도 쉽게 찾을 수 있게 되었다. 이를 바탕으로duAro를 한층 더 진화시킬 수 있으며, 고객과 메이커간의 문제 해결을 위한 협조와 새롭게 창조하는 사이클 문화를 만들 수 있다. 이것이 duAro를 세상에 내보낸 최대의 의의이다. 특히 중소기업의 생산현장에 로봇의 힘을 보탤 수 있게 되고, duAro가 구체적인 성과를 보이기 시작할 것임에 틀림이 없다.