로봇 산업의 새로운 미래를 보여준 Robot Technology 총망라 ‘2015 국제 로보트전(International Robot Exhibition 2015)’ 참관기

“로봇 테크놀로지와 함께 하는 미래”라는 테마로 진행된 이 전시회에서는 로봇 기술이 생산 현장에서부터 생활 현장까지 저변을 넓혀 제조업이나 방제 의료복지 등의 분야에 적용 되고 있어 세계 제조업의 발전을 지원하고 있음을 알게 해준 기회가 되었다. 최근에 개발되어 실용화에 접근 하고 있는 SR(Service Robot)나 RT(Robot Technology) 등은 새로운 산업 창조에 기여하고 있음을 알게 해주었다. 이번 월간모션컨트롤에서는 2015 국제 로봇전이 보여준 산업용 로봇의 미래에 대해 집중 분석해 보았다.
 

인간과의 협업이 강조된 ‘산업용 로봇’

현실적으로 아직까지 대부분의 산업용 로봇은 격리된 공간에서 주어진 일을 하는 장치로 사용되고 있다. 세계적으로 로봇의 오동작에 대비한 철저한 안전장치를 요구하고 있고, 이를 법적으로 강제 하고 있는 것 또한 현실이다. 이를 충족하지 못하면 설치부터가 불가능할 것이다.

하지만 이번 전시회에 소개된 산업용 로봇들은 이 같은 전통적인 색깔을 벗어 던지고 사람 옆으로 다가오려는 노력을 보여 주고 있었기에 더욱 눈길을 끌었다. 기존 양팔 형태의 로봇과 UR로봇이 점차 진화되어 시장에 선보이고 있다는 느낌을 받을 수 있으며, 다양한 회사가 추진하고 있는 마치 커다란 프로젝트 같다는 느낌까지도 들었다. 하지만 이런 기술 발전에 법적인 보완 움직임이 얼마나 빠르게 대응할 수 있는지도 문제가 될 것 같다는 느낌을 지울 수는 없었다. 

또한 이번 전시회에서는 저소비 앞당긴 저전력 고속 로봇들도 참관객의 눈길을 사로잡았다. 에너지 절약형 로봇은 스카라 로봇과 6축 다관절 로봇이 주를 이루고 있는 현실 속에서, 이번 전시회가 보여준 다양한 로봇 중 스카라 로봇의 경우 일반형은 TH시리즈로서 타사와 같은 소비 전력, 가반 중량을 가지고 있었다.

THL시리즈는 무게, 소비 전력을 대폭 낮추고도 같은 중량을 핸드링 할 수 있는 로봇이다. 6축 다관절의 경우도 TV 시리즈는 일반형이고 TVL시리즈는 경량, 저전력 형태의 로봇으로 핸드폰 가공기, 알루미늄 가공기 제품 핸드링용, 사출기 취출 로봇, 인서트 사출기용, 다이케스팅 장비의 취출로봇, 식품 포장가, 의약품 포장기, 납땜 기( Soldering Machine ) 등의 다양한 적용 사례를 가지고 있음을 보여주는 계기가 되었다. 

또한 이번 전시회에서 인간과 산업용 로봇의 협업을 가장 잘 보여준 사례는 아무래도 협업의 시작을 알리는 데모가 아니었나 싶다. 꽃꽂이를 실행하는 로봇으로 개발된 데모는 산업용 로봇의 무한한 가능성을 보여줄 수 있었다. 물론 준비된 꽃꽂이용 시스템이 새로 개발되었고, 또한 꽃꽂이 아티스트와의 커뮤니케이션으로 미리 주어진 각본에 의해서 움직이는 모습이긴 했지만 꽃을 사람과 로봇이 같은 장소에 심어 넣는 작업을 하는 것은 매우 인상적이었다.

실행 도중 부딪히거나 간섭이 생기면 스스로 정지도 하고 다시 기동시키기도 하면서 한 개의 작업을 완성해 나갔으며, 꽃의 종류는 아티스트가 선정 해주고 로봇은 미리 프로그램 된 정해진 위치에 자리 잡을 수 있었다. 여러 업체가 이같이 같은 공간에 사람과 로봇이 공존할 수 있다는 것을 보여 주면서 이번 전시회의 테마인 RT와 함께 하는 미래 창조의 한 면을 직접 몸소 체험할 수 있는 기회를 제공했다.

목적이 뚜렷한 ‘돌연변이’ 로봇의 출현

로봇은 크게 몇 가지 종류로 구분된다. 직교 로봇, 스카라, 다관절, 델타로봇의 분류가 거의 일반적이다. 하지만 이번 전시회를 통해 돌아본 결과 이제는 로봇의 돌연변이가 많아 로봇의 종류를 함부로 말하기 어려운 시대가 된 것 같다. 
 

특히 눈에 띈 로봇은 스카라 로봇인 것 같으면서도 2개가 한 개의 몸통의 구조를 지니고 있는 제품도 확인할 수 있었으며, 인간의 양팔형태를 거의 완벽하게 구현 하고 있는 제품도 출품되었다. 또한 다관절의 변형된 종류도 몇 개의 로봇 회사에서 출품해 보여주고 있었다.

마치 코끼리 같은 모습을 한 로봇도 보였는데, 이 같은 다양한 로봇들의 등장은 로봇 시장이 경쟁이 매우 치열해진 것을 반영하고, 또한 특수 목적용 로봇이라는 것이 이제는 시장을 정조준한 목적형 로봇으로 일반화 되어가고 있다는 느낌을 주고 있었다. 이는 분명 범용 로봇은 시장이 기울어 가는 현실을 반영한 것이리라. 물론 아직은 가성비, 비용 효율에서 어떨지는 좀 더 따져봐야겠지만 확실한 것은 로봇 회사가 시장을 세분화해서 타겟팅 한 목적 시장에 제품을 앞으로도 더욱 많이 출시하게 될 것이라는 점이었다. 

도시바가 선보인 참신한 기술력

한편, 장비 제조 회사로서 사출기 다이케스팅 공작기계, 나노 가공기 등 다양한 장비를 제조하면서 이에 필요한 로봇을 사용하고 있는 도시바 기계가 이번 전시회에 출품한 사출기의 자동화 라인은 관람객의 발길을 사로잡았다. 전동 사출기에서 랜즈의 부품이 사출되고, 6축 로봇이 이것을 취출 및 도립 후 스카라 로봇이 초음파 융착기에 옮겨서 융착시키고 비전 검사를 확인한 후 제품을 배출 하는 형태로 구성된 이 제품은 일반적인 자동화 라인에 유연하게 대응할 수 있다는 것을 보여 주는 특별한 로봇이었다.

그 외에도 나사조립, 스티커 부착 로봇 활용 사례도 확인할 수 있었다. 너트 러너를 이용한 나사를 조립하는 것은 로봇의 응용 사례 중에 조립 공정에 자주 이용되는 기술도 선보였다. 이는 자동차 공장 또는 부품 공장의 경우 스카라 로봇을 이용한 부품 조립이 일반적인데 이때 볼트의 크기가 작지 않기 때문에 너트 러너의 토크 제어함으로도 충분히 조립을 할 수 있다.

하지만 나사의 굵기가 1mm 정도라면 이야기가 달라진다. 나사산의 크기도 작고 소재가 알루미늄 판이라면 일반적인 제어로는 어려움이 많다. 나사가 망가지거나 알루미늄 소재의 나사산이 뭉그러지는 현상이 발생한다. 이 같은 현실에서 이번 전시회를 통해 도시바가 보여준 기술은 Sensorless Compliance 기능으로 보통의 경우 로봇이 토크를 제어하기 위해서 Force Sendor를 사용하는데, 이것을 Sensor 없이 사용하는 기술이다.

이런 기능을 구현되면 보다 경제적일 뿐 아니라, 그만큼 신뢰성이 있고 간단하게 구현할 수  있다는 것. 특히 Sencorless Compliance 기능은 정교한 나사 체결뿐만 아니라 디버링에도 적극적으로 사용을 권장 할 수 있다.

디버링의 가장 어려운 부분이 돌출 부위를 처리하는 것인데 센서를 사용하는 경우는 힘의 방향에 따라서 제어를 하기 때문에 한계가 있으나 로봇이 전체로 토크를 저어하게 됨으로서 유연하고 안정된 디버링 기능 구현이 가능하게 됨을 확인할 수 있었다. 특히 전시회에 보여준 기술은 나사가 2.5mm를 조립하는 사례와 스티커 부착 활용 사례를 동시에 보여 주었다. 이를 통해 핸드폰 조립공정 같은 미세한 나사의 조립 또는 세밀한 공정에 무난히 대응할 수 있게 될 것으로 예상되었다.

장벽을 넘는 로봇들

‘2015 국제 로봇전’을 통해 과거를 돌아보면 최근까지도 로봇업체들은 대체적으로 메이커가 추구하는 시장이었다. 결국 용접을 잘하던지, 도장을 잘하던지 이런 보이지 않는 거리를 두고 제품 개발되고 발전해 온 것은 점차 아련한 기억이 되고 있다는 느낌이다. 이제는 각각의 메이커들이 자신들의 강세 영역으로 부터 다양한 분야로의 진출을 하는 것을 볼 수 있기 때문이었다.

ABB가 스카라 로봇을 만들고, Kawasaki가 양손 스카라 형태의 로봇을 보여 주는 등 외도를 본격적으로 하고 있는 것도 이 같은 상황을 반영하는 것이라 생각된다. 이에 비해서 소형 로봇 제조사는 오히려 더욱 경쟁이 치열 해지고 있다는 느낌을 지울 수 없었다. 소형만 주로 생산 하는 업체 간의 경쟁도 버거울 수 있는데 이젠 대형 로봇 업체도 소형 시장에 파고  들고 있는 것이다. 이것은 자동차 분야 등 대형 로봇 수요 시장 보다 전자 부품, 식음료, 제약 관련 장비의 로봇 시장이 커지고 있다는 것을 반영하는 결과라 할 수 있다. SI전문 업체들을 보면 자신들이 잘하는 강한 분야의 장비들이 있는데 이 업체들이 소형 로봇 업체로 옮겨가면 벌이는 전투가 치열해질 것은 분명해 보인다.

결국 ‘2015 국제 로봇전’은 커다란 로봇 기업이든, 작은 로봇 제조업체든 그들만의 특별함을 보여주기 위해 지속적으로 기술력을 정밀화 및 세분화해서 장벽을 넘기 위한 노력을 기울이고 있다는 점을 여실히 보여주는 전시회였다는 점이다.

이를 대변하듯 이번 전시회를 통해 도시바가 보여준 3D Vision 기술은 3D CAD Data없이 영상으로 촬영하는 기술만으로 스스로 Teaching이 가능한 기술이었다. 이는 과일, 빵 같은 형태가 다양한 농수산물이나 음식류의 핸드링에 매우 유용한 기술이다. 3D CAD Data를 만들기도 어려운 제품의 핸드링에는 매우 유용하게 사용할 수 있다. 그리고 제품들이 보통 상자 안에 담겨져 있기 때문에 상자 충돌 방지 기능을 같이 구현 하고 있음을 보여주었다. 이 기술의 가장 큰 특징은 ▲손쉬운 켈리브레이션 ▲상자 충돌 방지 ▲다양한 제품 인식 ▲손쉬운 제품 등록인 것으로 확인됐다.

또한 자동차 산업에 사용되는 로봇 분야에서도 장벽을 넘기위한 노력을 확인할 수 있었다. 자동차 제조 시장은 로봇 분야에서는 가장 큰 분야이기도 하고 다양한 응용사례를 가지고 있다. 특히 자동차 시장에서는 핸드링 로봇, 용접 로봇, 도장 로봇 등이 많이 사용되는 로봇의 종류인데, 이번 전시회를 통해 확인한 가장 큰 로봇은 1700Kg을 핸드링하는 로봇이었다.

이것은 점차 핸드링 하는 제품이 대형화를 요구 하고 있는 자동차 업계의 요구를 반영한 것으로 볼 수 있었다. 뿐만 아니라 가장 치열해 보이는 분야는 역시 용접 로봇 분야였음을 확인할 수 있었다. 일본에 전통적으로 로봇을 제조하던 업체의 대부분이 용접 로봇을 가지고 있으므로 용정 로봇은 각각의 부스에서 가장 큰 공간을 차지하고 다양한 형태의 로봇을 보여 주고 있었기 때문이다. 

산업용 로봇의 진화를 보다

그 밖에도 프린터 제조회사로 유명한 엡손은 양팔 로봇 형태의 6축 기반으로 보이는 양팔 로봇 형태의 로봇이 프린터의 일부 부품을 조립하는 공정을 시연하기도 했다. 엡손은 자신들이 직접 사용하는 일부 공정의 시연으로 카리치 같은 부분을 조립하는 공정에서부터 미세한 핀 작업까지 로봇을 통해 가능하다는 점을 보여주었다. 이를 보면서 생산을 하는 공정에 맞춤으로 로봇이 필요하다는 생각이 더욱 절실하게 들게 되었다.

또한 ‘2015 국제 로봇전’에서는 6축 다관절 로봇을 직교축에 달고 다니면서 작업을 하는 모습을 공정도 확인할 수 있었다. 아마도 6축의 큰 로봇을 사용하는 것보다 훨씬 정밀하고 고속으로 가능하도록 제작된 것으로 보였다. 베이스 직교축의 폭은 대략 400정도였는데 구조가 재미있게 구성되어 있었으며, 스트로크가 길면 랙 인피니언을 사용했다. 이 같은 로봇은 자동 창고나 반송용에 특히 주요할 것으로 생각되었다.

뿐만 아니라, 손가락이 달린 다관절 로봇도 나의 눈길을 끌었다. 다관절 로봇은 보통의 그리퍼 또는 피커를 장착해서 제품을 핸드링하게 되는데, ‘2015 국제 로봇전’에서 선보인 손가락 달린 다관절 로봇은 다양한 제품 대응을 위한 그리퍼 개발의 다양함을 여실히 보여주는 사례였다.

그 밖에도 세계적으로 다양한 네트워크 통합 움직임이 있는 가운데, 이번 전시회에서 눈에 띈것은 ORiN이라는 네트워크였다. 로봇의 각각의 제조사마다 다양한 총신 프로토콜을 가지고 있으므로 이를 통합 하는데 상당한 비용과 노력이 필요하다.

이에 설비 장치간의 통신과 공장 간의 표준 통신을 가능하게 하는 형태를 갖추는 것인데, ‘2015 국제 로봇전’에서 이 협회가 선보인 제품은 여러 제품을 한 개의 네트워크로 연결할 수 있도록 하는 게 목적이었다. 요즘 검토 되고 있는 개방형 네트워크는 이전의 장비 단위에서 이제는 전 세계 어떤 곳에서 무엇을 하던지 모니터링, 의사결정이 가능할 수 있도록 지원하는 것을 당연하게 여기고 있다는 것을 알 수 있었다. 
 

최근 로봇의 기술이 지능화 시스템화에 대응하고 있으며, 로봇의 새로운 시장 창출을 목표로 공생, 조화, 안전을 키워드로 제조업에서 개인 로봇까지 기술 교류의 활발한 장이 되었던 ‘2015 국제 로봇전’ 참관은 산업용 로봇의 미래를 미리 볼수 있었기의 나의 또 다른 안목으로 작용될 수 있을 것이다. 점차 발전해가는 산업용 로봇을 몸소 체험할 수 있었던 ‘2015 국제 로봇전’ 참관기를 이것으로 마칠까 한다.