로봇은 어렵다? 위험하다? 비싸다? 로봇 솔루션에 대한 오해와 진실
로봇은 일반적으로 외부 환경을 감지하거나 미리 프로그래밍된 명령에 따라 복잡한 작업을 자동으로 수행할 수 있는 기계이다. 점점 더 많은 제조업체가 인더스트리 4.0을 도입함에 따라 로봇은 일상적인 운영 효율성을 개선하는데 가장 필요한 자동화 솔루션 중 하나가 됐다.
EU-27 노동 통계국에 따르면 현재 평균 직원 결근률은 최대 6%에 달한다. 직원 결근과 관련된 연간 최소 비용 추정치는 24억 달러(코로나 이전)이다. 로봇 솔루션을 도입하면 작업장 부상을 줄이고 업무 만족도를 향상시킬 수있으며, 인력 부족 문제를 해결할 수 있다. 또한 제조업체는 역량을 강화하고, 품질을 개선하고, 비용을 절감하고, 처리량을 늘리고, 다품종 소량 생산의 유연성을 확보할 수 있다.
이 기사에서는 제조에 가장 많이 사용되는 로봇, 로봇 애플리케이션의 유형, 로봇에 대한 오해에 대해 소개한다. 그리고 적합한 로봇과 로봇 서비스 제공업체를 선택하는 방법에 대해 알아보기로 한다.
다양한 로봇 유형
병렬 로봇: 병렬 로봇은 모터 구동식 링크 3개 또는 4개로 구성된 로봇 유형 으로, 주로 부품을 피킹하고 배치하는 데 사용된다. 병렬 로봇은 속도 면에서 동급 최고이며 가벼운 물체를 피킹하기 위한 가벼운 페이로드 작업에 탁월하 다. 병렬 로봇은 제조, 조립 및 테스트 공정과 같이 높은 정밀도와 속도가 요구되는 애플리케이션에서 자주 사용된다.
SCARA 로봇: SCARA는 ‘selective compliance assembly robot arm(선택적 컴플라이언스 조립 로봇 팔)’의 약자이다. 이름에서 알 수 있듯이 SCARA 로봇은 X-Y 축에서는 어느 정도 컴플라이언스를 유지하면서 Z 방향에서는 강성을 유지하도록 설계됐다. X-Y 컴플라이언스는 어셈블리에 부품을 삽입하는 등의 상황에서 필요한 허용 오차를 허용하고, Z 강성은 정확한 깊이 배치를 보장한다. SCARA 로봇을 사용하면 조립, 자재 취급, 픽 앤 플레이스 작업 및 기타 애플리케이션과 같은 고속, 고정밀 작업을 수행할 수 있다. SCARA 로봇은 제조산업에서 소형 부품 조립, 전자 부품 취급, 제품 포장 등의 작업에 일반적으로 사용된다.
관절형 로봇 팔: 관절형 로봇 팔은 팔에 모터가 내장된 로봇 팔의 한 유형이다. 이 유형의 로봇은 이 기사 에서 언급된 모든 로봇 범주 중에서 가장 다양한 동작 범위를 제공한다. 이 동작 범위는 사람의 팔과 매우 비슷하다. 다관절 로봇팔은 조립, 팔레트화, 검사 등의 작업에 능숙하다. 일반적으로 매우 정밀하고 효율적 으로 설계되어 높은 수준의 정확도와 속도로 작업을 수행할 수 있으므로 생산성을 높이고 비용을 절감할수 있다.
협업 로봇 팔: 협동 로봇의 줄임말인 코봇은 공유 작업 공간에서 인간과 함께 작업하도록 설계된 로봇의 일종이다. 코봇은 일반적으로 6개의 모터가 팔의 길이를 따라 통합 되어 있다. 주변 사람에게 안전하게 대응할 수 있도록 하드웨어및 소프트웨어 안전장치가 통합되어 있으며 조립, 포장, 품질 관리 등 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍할 수 있다. 코봇은 생산성, 효율성, 안전성을 향상시킬 수 있는 제조, 자동차, 의료 등의 산업에서 점점 더 인기를 얻고 있다. 병렬, SCARA 및 관절형 암은 더 빠른 속도, 탑재량 및 전반적인 성능을 자랑한다. 일반적 으로 광범위한 보호 장치가 필요하며 사람이 직접 조작할 수 없다. 작업 공간에서 인간 작업자와 로봇을 물리적으로 분리해야 할수도 있다. 코봇은 이러한 단계를 없애고 적절한 프로그래밍과 보호 기능을 제공하므로 안심하고 작업자가 로봇과 작업 공간을 공유할 수 있다. 이를 통해 로봇 솔루션의 설치 공간을 줄일 수 있다.
자율 이동 로봇(AMR): AMR은 일반적으로 지루하고 반복적인 자재 취급 작업을 주로 수행하도록 설계된 자율 이동 로봇을 말한 다. 사람 작업자의 저가치 작업을 대체할 수 있다. AMR에는 레이저 센서가 통합되어 있어 동적인 환경에서 스스로 탐색할 수 있다. 이를 통해 작업 공간 내의 고정된 장비와 장애물을 피할 수 있을 뿐만 아니라 지게차와 사람 주변을 동적으로 탐색할 수 있다.
대규모 차량에서 작동하고 도킹에서 충전까지 운송 작업을 자체 관리하도록 AMR을 구성할 수 있다. 역에서 출발하여 목적지까지 최적의 경로를 찾을 수 있다. 상단에 토퍼를 부착할 수 있다. 팔레트 홀더나 컨베이어 벨트 등을 사용하여 작업을 수행할 수 있다.
로봇 애플리케이션 이해
어셈블리: 조립 라인에서 로봇이 활용되는 작업에는 더 큰 조립 라인 내에서 부품을 삽입하고 장착하거나 부품을 함께 조이고 고정하는 작업이 포함된다. 로봇은 이러한 유형의 작업을 높은 반복 성, 정밀도, 일관성으로 정확하게 수행할 수 있다.
픽 앤 플레이스: 제조업체는 로봇의 빠른 속도와 정확성을 활용할수 있다. 이 애플리케이션은 자재 취급, 부품 운반, 포장, 팔레트화및 분류에 이상적이다. 또한 머신 비전 기술의 발전으로 로봇이 부품을 식별하고 필요에 따라 특정 위치에 배치할 수 있다. 두 애플리케이션 모두 모든 산업 분야에서 저부가가치 작업에 일반적 으로 필요하고 사용된다.
테스트 및 검사: 인공지능과 머신 비전과 같은 신기술의 발전으로 테스트 및 검사 작업을 수행하는 로봇에 대한 수요가 급격히 증가 하고 있다. 부품 존재 여부의 경우, 로봇은 주어진 공정 전반에 걸쳐 보드의 전기 부품 또는 조립을 완료하기 위해 필요한 모든 부품과 같은 특정 요소를 시각적으로 감지하는 데 사용된다. 측정의 경우 로봇은 특정 부품을 측정하고 식별하여 공정 내 품질 표준을 통과하는지 확인한다. 또한 로봇은 감지 기술을 통합하여 정밀한 측정을 수행할 수 있다. 카메라가 장착된 로봇은 검사 외에도 코드 판독도 수행할 수 있다. 이러한 로봇은 대규모 추적 시스템에 통합될 수 있다. 로봇에 적절한 카메라와 센서를 장착하면 다양한 재료와 부품을 감지하고 검사할 수 있다. 또한 로봇은 테스트 샘플 처리를 지원할 수 있다. 테스트해야 하는 재료 샘플이 있는 경우 로봇을 사용하여 재료를 넣고 빼는 기계 어텐딩을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라 전기 부품이나 의료 샘플 적재와 같은 특정 작업에도 로봇 기술을 활용할 수 있다. 테스트 및 검사에 로봇 기술을 활용하면 생산 품질을 개선하고 비용이 많이 드는 리콜의 위험을 크게 줄일 수 있다.
응용 애플리케이션: 다관절 로봇 팔과 협동 로봇은 용접, 샌딩, 연마, 디버링 등 고도의 기술이 필요한 작업을 수행하기 위해 사람 팔의 관절을 모방할 수 있다. 일관된 작업 범위를 확보하고 싶다면 로봇을 사용하여 복잡한 부품과 표면을 돌아다니며 작업할 수 있다.
로봇 통합에 대한 일반적인 오해 오해
#1 - 로봇은 사용하기 어렵다
이는 로봇이 수행하기를 원하는 작업과 애플리케이션에 로봇을 적용하는 방법에 따라 달라진다. 난이도는 엔지니어링, 프로그래밍 및 통합 요구 사항에 따라 달라질 수 있다. 로봇을 더 직관적으로 만들기 위해 로봇에 추가할 수 있는 다양한 도구가 있다. 로봇 기술이 계속 발전함에 따라 모든 로봇 카테고리에 대한 프로그래밍 환경의 접근성이 향상되어 더 폭넓게 채택할 수 있게 되었다.
일반적인 협동 로봇과 자율 이동 로봇은 초보자도 쉽게 접근할 수있는 프로그래밍 환경을 갖추고 있다. 시스템 통합업체와 제조업 체는 종종 현장 지원 계약과 원격 기술 지원을 제공한다. 많은 제조업체, OEM, 유통업체는 고객이 최신 로봇 지식을 갖출 수 있도록 인력을 위한 프로그래밍 및 유지보수 교육을 제공한다.
오해 #2 - 로봇은 위험하다
최신 로봇 기술, 즉 협동 로봇과 자율 이동 로봇에는 인간 작업자와 작업 공간을 공유할 수 있는 안전 기능이 통합되어 있는 경우가 많다. 그러나 로봇 안전을 고려할 때는 페이로드, 툴링, 환경 등을 포함한 전체 로봇 애플리케이션의 안전 위험도 고려해야 한다. 작업 과정에서 발생할 수 있는 잠재적인 안전 위험을 파악한 다음 해당 애플리케이션에 가장 포괄적인 안전 보호 장치를 선택하는 것이 중요하다. 코봇과 AMR을 포함한 로봇 기술이 포함된 솔루 션의 경우 위험 평가를 적극 권장한다.
오해 #3 - 로봇이 일자리를 빼앗는다
자동화 기술은 컴퓨터와 인터넷의 발명과 마찬가지로 우리 삶을 변화시켰다. 컴퓨팅 기술은 더 많은 일자리를 창출하고 비즈니스와 일상 생활에 더 많은 가치를 가져다 주었다. 자동화 기술은 기업의 운영을 재편하고 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖출 수 있도록 돕고 있다. 로봇은 가치가 낮은 작업을 처리할 수 있으므로 사람 들은 고도로 숙련되고 의미 있는 업무에 집중할 수 있다. 또한 반복적인 긴장 부상을 방지하고 작업자가 잠재적으로 위험한 작업 프로세스나 작업 환경에 종사하는 것을 방지한다. 로봇은 초정밀 조립, 고해상도 검사 등 인간의 능력을 뛰어넘는 기술을 필요로 하는 작업을 수행할 수 있다.
오해 #4 - 로봇은 융통성이 없다
로봇의 유연성은 프로그래밍과 제조에 적용하는 방식에 따라 달라진다. 로봇에 내장된 고급 기능을 사용하면 손쉽게 재구성할 수있다. 예를 들어 AMR은 동적인 환경에서 스스로 탐색할 수 있다.
코봇은 쉽게 재구성하고 재배치할 수 있다. 엔드 오브 암(Endof-arm) 툴 체인저를 사용하면 애플리케이션을 빠르게 전환할수 있다. 적절한 유지보수를 통해 로봇의 수명을 연장하고 재배치할 수 있다.
오해 #5 - 로봇은 비싸다
로봇 솔루션 및 통합 비용은 기존의 수작업 프로세스보다 적은 경우가 많으며, 목표 기간에 대한 ROI를 계산할 수 있다. 적절한 유지보수를 통해 로봇은 장기적으로 사용할 수 있으며 ROI를 더욱 높일 수 있다. 다양한 기능을 갖춘 합리적인 가격의 옵션이 많이 있다. 애플리케이션에 적합한 로봇 사양을 선택하고 운영에 적합한 라이선스 모델을 선택해야 한다.
로봇 솔루션 제공업체와 논의할 질문
• 애플리케이션 목표(비용 절감, 품질 개선, 위험 감소, 유연성 증대, 투입 인력 최적화)는 무엇인가?
• 애플리케이션 요구 사항(원하는 처리량, 예상 페이로드, 변형, 허용 오차, 애플리케이션 환경, 신규 VS 개조 설치, 추적성)은 무엇인가?
• 내 프로세스에서 향후 어떤 변경이 필요한가? (추가로 필요한 기능, 생산할 새로운 변형/제품, 생산/시설 확장, 향후 이 솔루 션과 연동해야 하는 다른 장치, 시스템 또는 프로세스)
요약
제조업계에서 로봇에 대한 수요는 일상적인 운영 효율성을 개선 하기 위해 가장 필요한 자동화 솔루션 중 하나로 급부상하고 있다. 로봇 통합에 대한 다양한 오해를 극복함으로써 제조업체는 다양한 애플리케이션에 접근할 수 있다. 이러한 다양한 애플리케이 션을 구현하면 역량 강화, 품질 개선, 비용 절감 등에 크게 기여할수 있다. 제조업체와 로봇 솔루션 제공업체는 최적의 로봇 선택과 효율적인 구현 프로세스를 보장하기 위해 협력한다.
자료제공: OMRON(www.ia.omron.co.kr)
