Automatica, 생산 프로세스를 개선하는 디지털화

전세계적인 경쟁에서 살아 남으려면 기업들은 생산 프로세스를 최적화해야 한다. 이를 위해 네트워크화된 디지털화와 포괄적인 정보통신 인프라가 필요하며 지능적인 로봇솔루션도 매우 중요하다.

라인홀드 셰퍼(Reinhold Schäfer)

인더스트리 4.0, 사물 인터넷, 디지털화, 빅 데이터, 어떤 캐치프레이즈든 상관없이 관건은 생산을 좀 더 유연하고 신속하게 미래에 적합하게 만드는 것이다. 최적화된 생산을 위해 어떤 보조수단이 필요한지 이번 Automatica 박람회에서 많은 전시업체들이 잘 보여주었다. 미래의 도전을 위해 기업들은 지금까지의 자동화 솔루션을 넘어서야 한다. 인공 지능, 네트워킹, 딥 러닝이 미래의 산업환경을 규정할 것이다.

코봇은 생산현장에서 작업자에게 도움을 주는 역할을 한다.

보조자이자 일상생활의 일부인 로봇이 인간과 동행하다

한 가지 분명한 사실은 유연하고 민감한 네트워크화된 생산시스템은 이러한 시스템을 잘 운용할 수 있을 경우에 활용할 수 있다. 전세계적으로 첫 번째 로봇 제조사로서 Kuka는 생산공장의 컨베이어 벨트에 „LBR iiwa“라는 로봇으로 인간과 기계 사이의 민감하고 안전한 협업을 위한 시금석을 놓았다. 미래의 MRC(인간과 로봇의 협동)에서 로봇은 이제 산업환경에서 보조역할만 하는 것이 아니며 일상적인 인간의 동반자로서 발전하고 있다. 이를 위해 프로그래밍, 작동 개시, 운전, 분석과 서비스를 위한 모든 인터페이스가 사용하기 편해야 한다. 이번 Automatica에서 Kuka는 산업 환경을 위한 코봇 분야와 이를 넘어서는 코봇 분야를 커버할 솔루션을 보여주었다. 기존 생산을 보다 효율적으로 형성하는 데 빅 데이터가 어떤 도움을 줄 수 있는가? 또한 네트워크로 연결된 소규모 업체들도 기술적으로 발전시킬 수 있는가? Kuka는 슬로건인 „산업 지능 4.0 – beyound automation“으로 코봇, 지능형 기계, 물류, 클라우드 등의 연결이라는 주제의 상호작용으로 가능한 모든 것을 반영하고자 하였다. 인간과 기계의 직접적인 상호작용에서 어플리케이션 패키지, 이동 로봇, 물류 솔루션에 이르기까지 Kuka는 스마트 팩토리의 수많은 산업 로봇과 자동화 솔루션의 상호작용을 선보였고, 방문객에게 놀라운 볼거리를 제공하였다. 그 중심에는 산업 제품의 생산이 있다.

운전하기가 더 간단한 민감한 경량 로봇

Festo는 공압식 경량 어셈블리 로봇이 인간과 어떻게 협동할 수 있는지 Bionic-Cobot을 통해 지난 해에 이미 선보인 바 있다. 올해는 Festo의 Bionic 러닝 네트워크의 엔지니어들이 또 다른 미래 컨셉트로 인간과 기계의 협동을 위한 미래 지향적인 작업환경을 보여주었다. Bionic-Cobot의 능력을 확대하여 간단한 운전, 위치 파악, 음성 제어, 기계 학습과 인공 지능의 조합으로 인간과 로봇이 직관적으로 효율적으로 협동할 수 있다. 로봇은 단조롭고 위험한 활동에서 보조 시스템으로 인간의 부담을 덜어준다. 인간의 작업 범위와 로봇의 작업 범위를 구분하는 것이 점점 희박해지고 있다. 협업 공간이 늘어나고 있기 때문이다. Festo의 Bionic-Cobot은 자연스러운 모션과 부드러운 공압장치로 위험이 없는 인간/로봇 협동에 안성맞춤이다.

효율적인 협업을 위한 인공지능

Festo가 올해 선보이는 Bionic-Cobot은 미래 지향적인 작업환경의 중요한 구성요소이다. 이 로봇은 인공지능 분야의 IT 시스템과 연결되어 인간의 음성을 이해하고 해석할 수 있어 작업자는 직관적으로 로봇과 협동할 수 있다. 이 러닝 시스템은 연결되어 있는 카메라 시스템 이미지와 위치 데이터 그리고 작업 환경에 있는 여러 장치들의 정보를 처리하고 연결할 수 있다. 이로 인해 이른바 시맨틱 맵이 형성되고, 기계러닝을 통해 지속적인 성장을 거듭한다. 이 시스템은 작업 시 측면에서 인간을 지원하기 위해 로봇과 다른 도구에게 업무를 적절히 분배한다. Bionic-Cobot의 모션 패턴은 어깨에서 상환, 팔꿈치, 척골, 요골을 거쳐 손에 이르기까지 인간의 팔을 흡사하게 모방하였다. Bionic-Cobot은 이두근과 삼두근의 자연스러운 작용 메커니즘을 따라 한다. 즉 굴곡근과 신근의 효율적인 상호작용을 모든 관절에서 이용한다. 이를 통해 Bionic-Cobot은 생물학적 역할 모델인 인간을 모방하여 민감한 움직임을 수행할 수 있다.

Bionic-Cobot은 모션 패턴에서 어깨부터 상완, 팔꿈치, 척골과 요골을 거쳐 손에 이르기까지 인간의 팔을 모방하였다.

인간의 모션 시퀀스를 가진 공압식 경량 로봇

Bionic-Cobot의 동작은 필요에 따라 강하고 역동적으로 제어할 수 있으며, 민감하고 부드럽게 제어하여 시스템 자체가 충돌 시에 인간을 위협하지 않는다. 이는 공압식 자동화 플랫폼인 „Festo Motion Terminal“을 통해 가능하며, 이 플랫폼은 고정밀 기계 장치, 센서 장치, 복잡한 컨트롤 장치 및 측정 장치를 매우 작은 공간에 축적하였다. 설정된 목적에 따라 Bionic-Cobot에 다양한 그리퍼를 연결할 수 있다. 그리퍼 운전은 자체적으로 개발한 GUI를 통해 직관적으로 이루어진다. 사용자는 태블릿을 이용하여 수행해야 할 동작을 간단하게 티칭하고 매개변수화 한다. 이어서 정의된 작업 단계를 드래그 & 드롭으로 타임 라인에 임의로 정렬할 수 있다. 이때 전체 모션 시퀀스가 가상으로 맵핑되고 동시에 시뮬레이션된다. 태블릿과 Fest Motion Terminal간의 인터페이스는 오픈 소스 플랫폼인 ROS(Robot Operating System)로, 이 플랫폼에서 키네마틱스의 경로계획을 계산한다.

Festo는 10여 년 전부터 Bionic 러닝 네트워크를 사용하였다. 이 러닝 네트워크는 회사 내 혁신 프로세스와 밀접히 연결되어 있다. Festo는 유명 대학, 연구 기관 그리고 개발 회사와 협력하여 프로젝트, 실험, 기술 개발을 장려하고 있다. 목표는 바이오 기술을 응용하여 새로운 기술을 발굴하고 이를 산업 자동화로 구현하는 것이다.