AGV와 AMR, 더 똑똑하고 안전하게 움직인다! ‘기능안전’ 결합된 통합 모션 솔루션
창고 자동화 및 고도화된 제조 현장에서 자율주행 운반로봇 AGV와 AMR의 도입이 빠르게 증가할 것으로 전망되면서, AGV와 AMR이 모바일 로봇 구성 요소 시장의 핵심 성장 동력으로 작용하고 있다. 24V 또는 48V 배터리로 구동되는 모바일 로봇은 초저전압(UltraLow-Voltage) 모터 및 드라이브 수요 증가를 주도하고 있으며, 이는 차량의 주행축뿐 아니라 AGV 및 AMR이 수행하는 다양한 부가 기능에도 점점 더 많이 적용되고 있다.
<그림1> STXI의 컴팩트 휠 구동 시스템. 이 시스템은 브레이크와 인코더가 통합된 컴팩트한 서보 드라이브와 기어 모터로 구성되어 있으며, AGV/AMR의 요구 사항에 최적 화되어 있다.
컴팩트하면서도 견고한 AGV 설계
최근 AGV 설계에 있어 외부 환경 조건과 내부 설계 제약을 모두 충족하는 컴팩트하고 견고하며 효율적이면서도 안전한 기어·모 터·드라이브 솔루션에 대한 수요가 급증하고 있다. 예를 들어, 창고 내 좁은 통로와 공간 제약은 효율적인 주행을 위해 기계 구성 품의 크기를 최소화할 것을 요구한다.
이에 따라 AGV 자체가 점점 더 컴팩트한 설계를 필요로 하게 되며, 내부 구성 부품의 물리적 크기 역시 중요한 요소가 된다.모션 컨트롤 구성품이 소형화되면 배터리, PLC/컨트롤러, 센서, 케이블 등 필수 요소를 더욱 전략적이고 효율적으로 배치할 수 있어, 기능을 유지하면서도 전체 설계를 컴팩트하게 유지할 수 있다.
Safelog의 하드웨어 제품 개발 책임자인 톰 디노비치(Tom Deanovic)는 이에 대해 “우리의 AGV 솔루션은 점점 더 컴팩트해 져야 하며, 이를 위해서는 드라이브 기술이 핵심이다”고 강조했다.이러한 AGV 설계에서의 컴팩트성 요구를 인식한 STXI Motion은 AGV 및 AMR의 고유한 요구사항을 충족하도록 설계된 완전하고 즉시 사용 가능한 휠 드라이브 시스템을 자사 대표 모바일 모션 시스템으로 제공하고 있다.
STXI Motion이 선보이는 업계 최고 수준의 모바일 휠 드라이브 시스템의 핵심에는 여러 구성요소가 정교하게 통합돼 있다. 이 시스템은 허브형 유성기어박스(planetary hub-gearbox), 스프링 브레이크가 장착된 브러시리스 서보 모터, 엔코더, 그리고 초소형 ZED 서보 드라이브를 포함하며, 이를 통해 모바일 로봇의 케이블 링과 기계 설계를 단순화한다. 이로써 STXI는 모바일 로봇 OEM에 컴팩트하면서도 견고하고 고효율적인 모션 솔루션을 제공한다.
통합 서보 모터로 소형화 및 향상된 성능
STXI Motion은 현재 모션 업계의 트렌드를 주도하며, 인트라로 지스틱스(intralogistics) 산업의 미래 수요를 선제적으로 대응 하고 있다. 이러한 전략은 모바일 로보틱스 및 배터리 기반 애플 리케이션이 급성장 중인 시장흐름을 겨냥하고 있으며, 여기에는 AS/RS(자동 저장/검색 시스템), 셔틀 시스템, 자동 컨베이어 시스템 등이 포함된다.
AGV 및 AMR 시장에서 고효율성과 고성능을 갖춘 초소형 모션 솔루션에 대한 요구가 높아짐에 따라, STXI Motion은 차세대 초저전압 통합 서보 드라이브 모터 개발에 박차를 가하고 있다. 최근 선보인 제품 시리즈인 TIM통합 서보 모터(TIM Integrated Servo Motors Series)는 허브 기어모터, 브레이크, 엔코더, 서보 전자 장치를 하나의 초소형 유닛에 통합한 것이 특징이다.
<그림2> STXI Motion의 TIM 통합 서보 모터 시리즈. 이 제품은 공간 제약이 큰 모바일 애플리케이션에 최적화된 제품으로, 유연한 구성 옵션과 다양한 기계적 버전을 제공한다.
TIM 통합 모터는 100~800W의 출력 범위를 지원하며, 실시간 이더넷 필드버스(Real-time Ethernet Fieldbus) 환경에 대응하도록 설계되었고, 최초로 EtherCAT을 지원한다. 또한 브레이크 및유성기어 구성, 다양한 기계적 버전이 제공되어 전자 장치와 커넥 터의 배치 방향 및 형태를 유연하게 조정할 수 있다.
TIM은 앱솔루트 싱글턴 및 멀티턴 엔코더, 그리고 STO(안전 토크 차단) 기능 안전을 지원하여 고해상도 제어와 안전 운용이 필수적인 다양한 애플리케이션 요구사항을 충족한다.이러한 제품들은 단순히 구동축뿐 아니라 리프팅 메커니즘, 회전 유닛, 텔레스코픽 매니퓰레이터 등 다양한 보조 축의 모션 제어에도 적합하다. 따라서 모바일 로봇의 유연성과 기능 확장성을 한층 끌어올릴 수 있는 핵심 구성요소로 주목받고 있다.
AGV 설계의 최전선에 있는 ‘기능 안전’
AGV와 AMR과 같은 모바일 로봇은 자율적으로 움직이며 인간과 직접 상호작용하기 때문에, 주변의 작업자나 사람들에게 상해를 입히거나 설비 및 인프라에 손상을 주는 일을 방지하는 것이 무엇보다 중요하다. 이들 로봇이 역동적인 환경 속을 이동하면서 마주할 수 있는 사고, 시스템 오류, 예기치 못한 상황 등을 고려하면 높은 수준의 기능 안전(Functional Safety)이 필수적이다.
기능 안전의 목적은 단순히 위험을 인식하고 정량화하는 것에 그치지 않고, 위험 상황 발생 시 AGV가 자동으로 안전하게 대응할수 있는 보호 기능을 구현하는 데 있다. 이에 따라 기능 안전에 대한 수요가 증가함에 라AGV의 설계 및 엔지니어링 방식 자체가 변화하고 있으며, 운영 전반에 걸쳐 안전성을 최우선으로 고려하 는 방향으로 나아가고 있다.이와 같은 흐름 속에서 기능 안전을 갖춘 모바일 로봇에는 안전 컨트롤러, 센서, 모션 제어 컴포넌트가 필수적으로 요구된다.
모바일 로봇 OEM이 관련 안전 규정 및 국제 표준을 준수함에 따라 부품 공급업체 또한 인증된기능 안전 제품을 제공할 수 있어야 한다.하지만 기능 안전이 적용된 모바일 로봇 설계는 복잡하며, 상당한 시간과 비용, 그리고 고도의 전문성을 필요로 한다. 이로 인해 많은 모션 제어 업체들이 기능 안전 제품 개발을 꺼리는 상황이다.이는 노하우, 개발 프로세스, 인적 자원 등이 부족하기 때문이다.이에 따라 기능 안전 설계 및 제조 역량을 갖춘 전문 모션 제어 업체의 인증 제품을 활용하면 모바일 로봇 OEM은 차량에 탑재될 안전 기능의 인증 부담을 크게 줄일 수 있으며, 핵심 기술 개발에더 집중할 수 있게 된다.
결과적으로, 기능 안전 제품을 보유한 모션 제어 업체는 차세대 모바일 로봇을 개발하는 OEM에게 최적의 파트너로 자리매김할 가능성이 높다. 그러나 현재까지도 모바일 로봇용 기능 안전 모션 제품을 제공하는 업체는 매우 제한적이며, 이는 해당 제품의 개발 주기가 길고 비용이 크며 기술적으로도 복잡하기 때문이다.
<그림3> 기능적 안전은 모바일 로봇을 위한 모션 제어 시스템을 선택할 때 중요한 요소로 떠오르고 있다.
STXI Motion은 업계의 선두에 서서 OEM 고객의 핵심 니즈를 사전에 파악하고 대응한다는 사명 아래, PLC 및 안전 컨트롤러와의 연동이 가능한 TIM 통합 서보 모터 시리즈를 출시했다. 이 시리즈는 STO(Safe TorqueOff) 기능을 기본으로 제공하며, 이는 SIL3, Category 3, PL e 등급을 충족하고, 안전 PLC 또는 컨트롤러에 직접 연결할 수 있다.향후 버전에서는 FSoE(Fail Safe over EtherCAT)를 비롯해 SS1·SS2(세이프 스톱), SBC·SBT(세이프 브레이크), SLS(세이프 리미티드속도) 등 다양한 안전 기능을 지원하는 통합형 안전 카드가 추가될 예정이다. 이를 통해 보다 정밀하고 안전한 모션 모니터링이 가능해질 전망이다.
로봇의 머리부터 바퀴까지, 맞춤형 모션
모바일 로봇 기술이 빠르게 발전함에 따라 모션 제어 축의 수가 증가하는 추세가 뚜렷하게 나타나고 있다.
특히 Goods-toPerson(G2P) 방식의 AGV/AMR에서 이 같은 경향이 두드러진다.기존에는 주행 및 리프팅 축이 중심이었으나, 최근에는 수직 등반, 파내기, 픽킹 및 그리핑 등 다양한 동작을 위한 보조 축이 추가되며, 자동화 창고 시스템의 물류 처리 및 아이템 회수 방식이 다양해지고 있다.
이는 현대 공급망에서 요구되는 유연하고 고도 화된 자재 핸들링 솔루션을 실현하기 위한 흐름이다.STXI Motion은 이러한 시장 수요에 대응하여 모바일 로봇의 다축 제어 및 애플리케이션 유연성을 지원하는 모바일 모션 솔루션 라인업을 확장했다. 신형 TIM 통합 서보 모터는 주행 축 외에도 리프팅 메커니즘, 회전 유닛,텔레스코픽 매니퓰레이터 등 다양한 보조 모션 축에 적용 가능하며, 로봇 설계의 모듈화 및 기능 통합을 가속화하는데 기여하고 있다.
자료제공: STXIMotion(www.stxim.com)
