로봇을 더 똑똑하고 안전하게 만들기

대유행은 제조업의 슬픈 진실에 스포트라이트를 비추고 있습니다:인간은 병에 걸립니다

COVID-19는 제조업자들에게 귀중한 교훈을 주었습니다. 인간이 병에 걸리면 공작 기계와 장비가 유휴 상태가 된다는 것입니다. 물론 그들은 직원들이 점심 시간과 휴가를 보내고, 시동이 걸리지 않아 늦게 도착하고, 한 시간에 50센트를 더 받고 길가에 있는 가게에 출근한다는 사실을 알고 있는 것처럼 이미 알고 있었습니다. 이러한 이유로 상점 소유주와 관리자는 자동화에 대한 압력에 오랫동안 직면해 있습니다. 이제 전 세계적인 대유행에 직면하여 그들은 그렇게 하기 위해 열광하고 있습니다.

위스콘신주 와우케샤에 소재한 산업 자동화 제공업체인 Acieta LLC의 영업 및 마케팅 부사장인 Mark Sumner는 "미국은 수년간 숙련된 노동력 부족으로 어려움을 겪었지만 최근 인간 작업자에 대한 의존도가 특히 어려워졌습니다."라고 말했습니다. 우리는 '자동화에 대해 생각하고 있습니다. 수익을 개선할 수 있는 방법을 알려주세요.' 하지만 COVID-19 이후에는 '로봇이 필요합니다. 어떻게 시작할까요?'”

새로운 규범

이러한 변화에는 여러 가지 이유가 있다고 그는 말했다. 바이러스 전파가 걱정되는 세상에서 기계 공장과 조립 주택을 생각해 보십시오. 이러한 환경에서 공작 기계는 일반적으로 사회적 거리가 문제가 되지 않을 만큼 충분히 멀리 떨어져 있습니다. 그러나 점심 시간에 근로자들이 호수에서 보낸 주말에 대한 이야기를 나누거나 좋아하는 스포츠 팀의 경기력에 대해 불만을 나누기 위해 모이면 어떻게 될까요?

그리고 의무적인 마스크 착용은 직원의 사기에 어떤 영향을 미칠까요? 동료가 양성 판정을 받았을 때 불가피하게 발생해야 하는 셧다운은? 운이 좋으면 이 모든 것이 일시적일 것입니다. 아마도 면역학자들은 신속하게 백신을 개발할 것이며, 내년 이맘때쯤이면 2020년을 이례적인 것으로 치부할 수 있을 것입니다. 하지만 백신이 오지 않는다면? 그리고 다음 전염병은 어떻습니까? 이와 같은 질문에 제조업체는 잠시 멈춥니다. 많은 업체에서 “충분히 충분합니다. 가능한 한 자동화하자.”

좋은 뉴스? 이제 그 어느 때보다 쉬워졌습니다. Sumner는 사회적 거리두기로 인해 동료들 사이에 로봇을 배치할 수 있는 여지가 더 많아질 것이라고 언급했으며, Acieta의 운영 부사장인 Steve Alexander는 비전 시스템 및 기타 고급 기능이 로봇 비용과 유연성에 긍정적인 영향을 미치고 있다고 덧붙였습니다.

"점점 더 많은 고객이 카메라를 사용하여 팔레트, 선반 또는 컨베이어에서 무작위로 배치된 부품을 찾습니다."라고 말했습니다. “로봇은 방향을 결정한 다음 부품을 집어 들고, 드릴 구멍이나 바코드와 같은 특징이 있는지 확인한 다음 그에 따라 결정을 내릴 수 있습니다. 이를 통해 고정 장치의 필요성과 관련 비용을 줄이는 동시에 로봇을 더 쉽게 배포할 수 있습니다.”

카메라로 선명하게 보기

Acieta의 가장 인기 있는 비전 시스템은 FANUC의 iRVision이며 Alexander는 FANUC 로봇의 옵션이라고 설명했습니다. 그러나 그는 타사 및 OEM 카메라가 연령에 관계없이 거의 모든 브랜드의 로봇에 사용할 수 있다는 점을 재빨리 지적했습니다. 카메라를 어떻게 사용할지 결정하는 문제는 종종 비전 방정식에서 더 어려운 부분입니다.

"분명 엔지니어링이 관련되어 있습니다."라고 그는 말했습니다. “올바른 물리적 레이아웃, 시야, 적절한 조명 등을 설정해야 합니다. 그런 다음 소프트웨어 측면에서 카메라가 보고 있는 것과 해당 이미지가 당면한 작업과 어떤 관련이 있는지 상관하여 로봇을 가르쳐야 합니다. 카메라에 볼트로 고정하는 것만큼 간단하지 않습니다.”

이에 대해 모두 알고 있는 사람은 FANUC America Corp.의 엔지니어링 관리자이자 로봇 비전 전문가인 Dave Bruce입니다. 그와 FANUC 자재 처리 부문의 코봇 전문가이자 수석 엔지니어인 동료 Greg Buell은 비전 시스템이 더 유명해지고 유능해졌지만, 그것들을 사용하려면 약간의 추가 숙제가 필요하다고 경고했습니다.

Bruce는 “최근 몇 년 동안 비전이 크게 발전했습니다. “지난 3세대 컨트롤러에서 사용할 수 있었고 그 중 마지막 2세대에서는 매우 빠른 포인트 클라우드 기반 카메라를 사용하여 로봇 주변. 향후 몇 년 동안 산업용 로봇과 협동로봇 사용이 크게 증가할 것으로 예상합니다.”

또 다른 기술은 로봇을 더 안전하고 유능하게 만드는 기능인 힘 감지입니다. 예를 들어 FANUC의 Force Control은 디버링 및 조립 작업을 수행하기 위해 회사의 비전 제품과 함께 자주 사용됩니다. 스마트 소프트웨어가 지원하면 이러한 작업이 훨씬 쉬워집니다. "Intelligent Deburr라는 또 다른 제품이 있습니다."라고 Buell이 말했습니다. “이를 통해 사용자는 부품의 CAD 도면을 업로드할 수 있으며 소프트웨어는 디버링을 위한 최상의 모션 경로를 생성합니다. 제조업체가 자동화 투자에 대해 가능한 가장 빠른 ROI를 달성하는 데 도움이 되는 것은 이 수준의 인공 지능입니다."

실시간으로 결정

미래에 인류를 로봇으로 인수하는 것을 두려워하는 사람이 아니라면 결정론적 인공 지능(AI)은 아마도 자동화 산업에서 가장 흥미로운 분야일 것입니다. AI가 장착된 로봇은 능력이 더 높을 뿐만 아니라 운영 비용도 훨씬 저렴하기 때문입니다.

보스턴에 본사를 둔 Realtime Robotics Inc.의 최고 상업 책임자인 Jason Barton은 "로봇의 지속적인 비용 중 40%는 프로그래밍에 있습니다. AI는 그 비용을 최대 70%까지 줄일 수 있습니다. Realtime Robotics는 로봇 프로그래밍 프로세스를 자동화하여 A 지점에서 B 지점으로 가는 가장 효율적인 방법을 결정한 다음 그에 따라 프로그램을 생성하여 이를 수행합니다.” 또한 시스템은 특정 조건이 발생하면 해당 프로그램을 동적으로 수정할 수 있습니다. 이 기술은 자율 주행 차량이 시내를 탐색하는 데 사용하는 것과 다르지 않습니다.

Barton은 "자동차와 전화에 GPS가 있기 전에는 운전자가 낯선 장소에 대한 자세한 경로를 인쇄했습니다."라고 말했습니다. “하지만 도로가 막히거나 교통체증이 심한 경우에는 도중에 경로를 변경할 방법이 없어서 곤란을 겪었습니다. 이것이 오늘날 로봇을 위한 전통적인 프로그래밍 방식입니다. 주어진 로봇에 필요한 각각의 동작에 대해 모든 개별 웨이포인트를 프로그래밍해야 하며, 여러 로봇이 함께 작동하는 경우 조화롭게 함께 작동하도록 각 로봇을 프로그래밍해야 합니다. 힘들고 시간이 많이 걸리는 작업이므로 제거할 수 있습니다."

주변 환경을 인식하는 자가 프로그래밍 로봇은 게임 체인저가 될 가능성이 높기 때문에 Realtime Robotics는 일리노이주 버논 힐스에 있는 Mitsubishi Electric Automation Inc.를 비롯한 여러 로봇 제조업체와 파트너 관계를 맺었습니다. Mitsubishi의 로봇 공학 제품 관리자인 Adam Welch는 이와 같은 정교한 3D 비전 시스템을 통해 세포 또는 작업 영역 내의 모든 로봇이 효율적으로 작동하고 현재 위치와 계획 위치를 공간적으로 인식할 수 있다고 말했습니다. 미래.

위험 평가 및 기능

Welch는 "우리는 자동차 및 식품 및 음료 산업을 포함한 다양한 고밀도 로봇 애플리케이션에 이 기술을 사용하고 있습니다."라고 말했습니다. “시스템은 각 로봇의 역할과 책임을 직관적으로 이해하기 때문에 1번 로봇이 2번 로봇보다 우선 순위가 높다는 등의 계층 구조를 만들 수 있습니다. 고급 프로그래밍 없이도 매우 엄격한 제조 프로세스를 매우 효율적으로 관리합니다."

물론 그렇다고 해서 기존 프로그래밍 시스템과 안전 장비가 곧 사라질 것이라는 의미는 아닙니다. Mitsubishi Electric Automation의 비즈니스 개발 관리자인 Ben Sagan은 MELFA SafePlus 솔루션이 다양한 안전 장비와 인터페이스하여 회사의 산업용 로봇 라인을 보완한다고 제안했습니다. 여기에는 영역 스캐너, 라이트 커튼 및 안전 매트가 포함되며, 모두 이러한 액세서리의 피드백을 기반으로 로봇 속도를 줄이거나 동작을 제한하는 역할을 합니다.

"좋아요. 크고 못생긴 새장을 없애고 이와 같은 시스템으로 교체합시다"라고 생각하는 분들은 그리 빠르지 않습니다. 업계 전반의 전문가와 마찬가지로 두 전문가는 고객이 로봇을 배치하기 전에 위험 평가를 받아야 한다고 말했습니다. 그는 Mitsubishi Electric Automation이 올 가을 중 첫 번째 협동로봇인 MELFA ASSISTA를 출시할 것이라고 지적하면서 "협동 로봇의 경우에도 마찬가지입니다."라고 덧붙였습니다. Sagan은 "제조업체는 셀 레이아웃, 공작 기계, 컨베이어 및 기타 자재 취급 장비와 관련하여 로봇 애플리케이션을 분석하고 인간의 상호 작용 정도를 분석하는 것이 중요합니다"라고 말했습니다.

대유행으로 자동화 가속화

Joe Campbell은 더 많은 협동로봇이라는 개념에 완전히 합류했습니다. 미시간주 앤아버에 있는 Universal Robots USA Inc.의 전략적 마케팅 및 애플리케이션 개발 수석 관리자는 제조업체가 가능한 한 빨리 로봇 공학(협업이든 아니든)을 수용해야 한다고 말했습니다. 그는 “팬데믹 이전에도 상황은 매우 분명했다. “최소 500,000개의 제조업 일자리가 채워지지 않았습니다. 매일 10,000명 이상의 베이비붐 세대가 은퇴하고 있으며 제조 인력의 27%가 55세 이상이었습니다. 그리고 더 많은 자동화에 찬성하는 마지막 주장은 무엇입니까? 밀레니얼 세대와 기타 젊은이들의 거래 의향은 사상 최저 수준이었습니다.”

이러한 상황만으로도 자동화의 꾸준한 원동력이 되었다고 Campbell은 말했습니다. 이제 글로벌 팬데믹을 혼합하십시오. 결과적으로 모든 규모의 상점에서 코봇과 로봇을 구매하기 시작하고 사회적으로 멀리 떨어져 있는 인력을 배치하여 팬데믹 이전 수준으로 되돌리기 위해 노력하고 있습니다. 이에 따라 더 똑똑하고 유능한 로봇으로 낮은 인건비 경쟁의 장을 평준화하여 가능한 모든 곳에서 재도약하고자 하는 열망이 생겼습니다.

이에 대한 한 가지 예는 지난 4월에 도입된 자율 쓰레기통 피킹 시스템인 Universal Robots의 ActiNav입니다. 기본적으로 "픽 앤 드롭" 솔루션인 전자 상거래 창고 및 주문 처리 센터에서 볼 수 있는 빈 피커와 달리 ActiNav는 Universal Robots에서 "픽 앤 플레이스"라고 부르는 것입니다. CNC 머신 텐딩에 충분히 정확하고 매우 깊은 상자에서 무작위로 배치된 물체를 선택할 만큼 똑똑하다고 합니다. 이러한 기능의 대부분은 Universal Robots가 사내에서 개발한 소프트웨어와 함께 켄터키주 얼랑거에 있는 Photoneo Inc.에서 제공한 고해상도 비전 시스템인 회사의 또 다른 첫 번째 덕분입니다.

"이것이 ActiNav의 진정한 마법입니다."라고 Campbell이 말했습니다. “기존의 빈 피킹을 사용하면 다양한 시나리오를 모두 프로그래밍해야 하며, 이는 작은 금속 부품으로 채워진 빈에서 수행할 수 없는 작업입니다. ActiNav를 사용하여 부품, 빈, 부품을 어디로 보낼 것인지 보여주면 나머지는 소프트웨어가 알아서 처리합니다. 새 부품을 처음부터 2~4시간 만에 설정할 수 있을 정도로 간단합니다. 그렇지 않으면 몇 개월이 걸릴 수도 있습니다."

안전한 이동

Campbell에 따르면, COVID-19는 마침내 모든 사람에게 제조업을 다른 곳으로 가도록 허용할 때 어떤 일이 발생하는지 보여주었습니다. 그는 “팬데믹이나 이와 유사한 혼란만 있으면 문을 닫게 된다”고 말했다. “이 때문에 모든 기업이 작업을 사내로 되돌리기를 원하고 지금 당장 하고 싶어합니다. 그러나 인력 부족으로 인해 이를 효과적으로 수행할 수 있는 유일한 방법은 배포하기 쉽고 프로그래밍 및 운영하기 쉽고 적절한 안전 프로토콜이 주어지면 작업자와 함께 사용할 수 있는 유연한 자동화입니다. 협동 로봇은 모든 면에서 이러한 요구 사항을 충족합니다.”

ABB Robotics U.S.의 부사장 겸 제너럴 매니저인 미시건 어번 힐스(Auburn Hills, Mich.) 조 추디(Joe Chudy)도 제안한 솔루션이 약간 다르지만 더 많은 자동화를 요구하는 업계의 요구를 들어왔습니다. "우리 고객들은 직원의 건강을 보호하고 비즈니스 연속성을 향상시키기 위해 로봇 및 자동화 도입을 가속화해야 할 필요성이 매우 중요하다고 말합니다."라고 그는 말했습니다. "대부분은 이제 세계화와 현지화의 균형을 변경하여 생산 유연성을 높이고 공급망 복원력을 향상시키면서 소위 니어쇼링(nearshoring)이라고 하는 생산을 집에 더 가깝게 가져오기를 원합니다."

이러한 요구를 충족하려면 사용자가 더 나은 결정을 내리는 데 도움이 되는 직관적인 도구가 필요합니다. 그 중 하나는 회사의 SafeMove 소프트웨어 제품군으로 Chudy는 적절한 안전 센서, 레이저 스캐너 및 라이트 배리어가 설치되어 있다고 가정할 때 작업자가 제한된 공간에서 인클로저 없이 로봇과 더 자유롭게 협업할 수 있다고 말했습니다. 사람이 가까이 왔을 때 로봇의 속도, 동작 및 위치를 제한하는 구성 가능한 전자 동작 감지 및 방지 조치를 통해 "모든 로봇을 협동로봇으로 만드는" 산업용 ABB 로봇의 전체 범위에서 사용할 수 있습니다.

그는 시뮬레이션과 오프라인 프로그래밍 소프트웨어, 그 중 회사의 RobotStudio의 필요성에 대해서도 언급했습니다. 첫 번째는 사용자가 실제 생산 라인을 방해하지 않고 가상 3D 환경에서 완전한 로봇 설치를 생성, 시뮬레이션 및 테스트할 수 있도록 합니다. “즉, 새로운 제품 라인을 더 빠르게 설치하고 시운전 중 놀라움 없이 최대 속도로 올릴 수 있습니다. 이는 오늘날의 대량 맞춤화와 제품 수명 주기 단축을 고려할 때 제조업체에게 중요한 역량입니다.”라고 그는 말했습니다. "CAM 소프트웨어 및 CNC 공작 기계와 마찬가지로 오프라인 로봇 프로그래밍은 수동 프로그래밍 방법으로 발생하는 가동 중지 시간과 공장 중단을 제거합니다."