협동 로봇(코봇): 귀사 비즈니스에 적합한지 판단하기

협동 로봇은 인간과 함께 작업하도록 설계되어 자동화와 생산성을 높입니다. 코봇이 귀사 비즈니스에 어떤 영향을 미칠 수 있는지, 왜 필요한지 알아보세요.

협동 로봇(코봇)은 산업 자동화 산업에서 비교적 새로운 로봇 유형입니다. 그럼에도 업계를 강타하고 있습니다. 다음 주제를 통해 협동 로봇의 기초를 배우실 수 있습니다:

• 협동 로봇이란?
• 협동 로봇을 사용하는 산업
• 협동 로봇 애플리케이션
• 협동 로봇으로 자동화해야 할 때 (하지 말아야 할 때)
• 비용 고려사항

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협동 로봇이란?

협동 로봇은 세기 전환기 무렵 개발되어 출시되었습니다. 그 목적은 인간 작업자 주변에서 자동화 작업을 수행하는 것입니다. 이는 다른 고정형 산업용 로봇과 다릅니다. 기존 로봇은 인간으로부터 격리되도록 의도되었으며, 물리적 장벽과 기타 안전 장치로 이를 달성합니다. 협동 로봇은 사람 주변에서 작업하기 적합한 고유한 기능을 포함합니다. 이러한 기능에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 속도 제한
• 페이로드 용량 제한
• 힘 감지

기술적으로 협동 로봇은 어떤 형태의 로봇이든 될 수 있습니다. 그러나 상업적으로 거의 모든 협동 로봇이 6축 설계 형태로 제공됩니다. 이 설계는 협동 로봇을 광범위한 애플리케이션에 대비시킵니다.

협동 로봇은 산업용 6축 로봇과 뚜렷한 차이점이 있습니다. 산업용과 달리 사람 주변에서 작업하도록 설계되었습니다. 또한 비전문가도 더 쉽게 상호작용할 수 있습니다. 재프로그래밍과 파라미터 조정이 용이합니다. 개발 환경은 일반적으로 그래픽적이고 직관적입니다. 이는 산업용 로봇의 더 복잡한 개발 환경과 대조됩니다.

코봇은 산업용 형제들에 비해 경량입니다. 이를 통해 모바일 로봇과 짝을 이루어 동적 환경에서 작업할 수 있습니다. 코봇이 일정 기간 머신 텐딩 작업을 수행하다가, 다른 곳에서 필요하면 모바일 로봇이 코봇을 다른 구역으로 이동시킵니다. 그러면 다음 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 코봇이 귀사 제조 환경에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 유연성을 제공합니다.

코봇은 국제표준화기구(ISO)가 정의한 엄격한 설계 제한을 따릅니다. 따라서 브랜드 간에 기본적인 '협동' 수준과 안전 사양이 준수됨을 확신할 수 있습니다.

ISO는 4가지 협동 로봇 작동 모드를 정의합니다:

1. 힘과 파워 제한 (Power and Force Limiting)

이 방식은 힘 피드백 시스템을 통해 힘 제한을 구현합니다. 로봇이 사람이나 물체와 접촉하면 동작을 정지합니다. 로봇의 관성을 고려해 필요한 만큼 힘과 속도를 제한해 정지시킵니다. '협동 속도'는 초당 250mm 이하로 정의됩니다. 협동 로봇 사용 시 위험이 전혀 없다는 의미는 아닙니다. 모든 애플리케이션은 고유합니다. 안전한 작업 환경을 보장하기 위해 위험성 평가를 수행하고 적절히 적용해야 합니다.

로봇 유형에 관계없이 전체 애플리케이션과 새로운 스테이션 또는 작업으로 재배치 시 위험성 평가가 필요합니다. 간단히 말해, 위험을 평가하고 대처하는 과정입니다.

힘과 파워 제한은 가장 일반적인 코봇 작동 모드입니다. 인간과 로봇 작업자 간 가장 근접한 작업 범위를 허용합니다. 이 모드는 최소한의 생산성 제한이나 중단으로 작동합니다. 이 방식은 외부 장비가 필요하지 않습니다. 힘 피드백 시스템이 로봇 내부에 내재되어 있기 때문입니다. 이 시스템은 하드웨어와 프로그래밍의 조합입니다.

2. 속도 및 분리 모니터링 (Speed and Separation Monitoring)

이 방식은 센싱 장비로 주변 영역을 모니터링합니다. 로봇 움직임을 제어하기 위함입니다. 이 영역을 확장된 작업 범위라고도 합니다. 일반적으로 이 장비는 사람이나 장비의 접근을 감시합니다. 작업자나 지게차가 작업 셀에 접근하면 로봇은 그에 맞춰 반응합니다. 속도를 늦추거나 동작 범위를 제한하거나 둘 다 수행하다가, 사람이나 물체가 정지 구역에 진입하면 모든 동작을 정지합니다. 장애물이 정의된 구역에서 벗어나면 로봇이 다시 움직입니다. 이 유형의 인간-로봇 협업은 산업용 로봇에도 구현 가능합니다.

3. 핸드 가이딩 (Hand Guiding)

핸드 가이딩은 본질적으로 제어 모듈을 사용한 작업자의 로봇 원격 조작입니다. 무겁고 위험한 자재 리프팅 애플리케이션에서 자주 볼 수 있습니다. 전통적으로 작업자가 모션 제어를 넘겨받아야 했습니다.

이 기술은 이제 '핸드 티칭(hand teach)' 능력에 활용됩니다. 이 기능은 많은 최신 협동 로봇에 탑재되어 있습니다. 작업자가 로봇의 컨트롤을 사용해 핸드 가이딩으로 공정의 단계를 가르칠 수 있습니다. 산업용 로봇은 힘 센싱 장치가 있어야 티칭 기능이 가능했습니다.

4. 안전 감시 정지 (Safety Monitored Stop)

안전 감시 정지는 산업용 로봇에서도 자주 보는 협업 모드입니다. 사람이 로봇 작업 구역에 진입하면 로봇이 완전히 정지합니다. 레이저 커튼, 비상정지, 셀 도어 특수 잠금장치 등의 시스템으로 사람 진입을 감지합니다. 유지보수 팀도 이 협업 모드로 로봇 작업을 수행합니다.

많은 협동 로봇이 이 중 두 가지 이상 방식을 결합해 배치합니다. 이는 동적 환경에서 유연하게 작동할 수 있게 합니다. 로봇 유형에 관계없이 모든 애플리케이션은 고유하므로, 안전한 작업 환경을 위해 위험성 평가를 수행하고 적절히 적용해야 합니다.

협동 로봇을 사용하는 산업

협동 로봇은 범용 설계 덕분에 다양한 산업에서 폭넓은 애플리케이션을 가집니다. 코봇 기술을 흔히 활용하는 산업:

• 포장
• 제약
• 식음료
• 전자
• 물류
• 금속
• 플라스틱
• 자동차
• 항공우주

코봇은 거의 모든 주요 산업에서 찾아볼 수 있습니다. 설계 특성이 광범위한 애플리케이션을 허용합니다. 귀사 애플리케이션이나 산업에 맞는 솔루션을 찾기 시작할 준비가 되셨나요? HowToRobot을 방문해 여러 공급업체로부터 견적을 받아보세요. 저희 네트워크가 귀사를 위해 일하게 하세요.

협동 로봇 애플리케이션

협동 로봇이 여러 산업에서 흔히 사용됨을 알게 되었습니다. 코봇이 맡는 작업 유형은 무엇일까요? 이러한 애플리케이션에는 다음이 포함됩니다:

• 픽 앤 플레이스 작업
• 조립 및 분해
• 자재 핸들링
• 용접
• PCB 솔더링
• 검사
• 디스펜싱
• 머신 텐딩

광범위한 애플리케이션 범위를 확인할 수 있습니다. 이는 협동 로봇의 장점 중 하나입니다. 다재다능한 기술로, 단일 시설에서 여러 다른 작업에 배치 및 재배치될 수 있습니다.

협동 로봇은 많은 애플리케이션에 좋은 선택이 되는 강점을 가집니다. 첫째, 사람 주변에서 작업하기 적합한 내부 시스템을 가집니다. 또한 산업용 6축 로봇과 6축 설계를 공유합니다. 이는 속도, 동작 범위, 페이로드 용량의 좋은 균형을 제공합니다. 6축 설계의 움직임 자유도가 특정 애플리케이션 수행에 제한이 되지 않게 합니다. 또한 티칭이 가능합니다. 작업자가 로봇을 핸드 가이딩으로 작업을 가르칠 수 있습니다. 이후 로봇이 이 작업을 반복 수행합니다. 작업이 변경되면 다시 가르치고 재배치할 수 있습니다.

물론 코봇이 모든 애플리케이션에 적합한 것은 아닙니다. 주요 제한 요인은 사람 주변에서 작업하게 해주는 바로 그 기능들이 일부 작업 수행 능력을 제한한다는 점입니다. 예를 들어 고속과 중량 페이로드가 필요한 작업을 생각해 보세요. 대량 자동차 조립 애플리케이션이 될 수 있습니다. 여기서는 코봇이 최적 선택이 아닙니다. 더 작은 페이로드 용량이 하중 기동 능력을 제한해 운전 중 폴트(fault)를 유발할 수 있습니다. 폴트는 워크플로 중단과 라인 정지를 초래합니다. 또한 처리량 극대화에 필요한 속도를 코봇으로 달성 못할 수 있습니다. 낮은 속도로 더 큰 효율 이득을 실현하지 못할 수 있습니다. 이 경우 전통적 산업용 6축 로봇이 더 나은 선택입니다. 그렇다면 언제 협동 로봇으로 자동화를 고려해야 할까요?

협동 로봇으로 자동화해야 할 때 (하지 말아야 할 때)

코봇의 많은 애플리케이션과 장점을 배웠습니다. 귀사 애플리케이션이 코봇 자동화에 적합한지 어떻게 알 수 있을까요? 좋은 코봇 프로젝트 후보는 다음과 같은 특성을 가집니다:

• 기술자가 로봇 경험이 적음
• 품질 관리가 핵심
• 향후 작업 변경 가능성
• 인간 작업자와 협업 필요
• 고속이 아니고 큰 힘 불필요

기술자가 로봇 경험이 적음

로봇은 복잡한 장비입니다. 운영과 유지보수에 경험 있는 기술자가 필요합니다. 이 전문성의 큰 부분이 재프로그래밍에 있습니다. 코봇은 단순하고 직관적으로 제어할 수 있는 능력을 가집니다. 프로그래밍 인터페이스가 비전문가에게 훨씬 친숙합니다. 경험 적은 운영자와 기술자도 이 장비를 운영하고 재프로그래밍할 수 있습니다. 진입 수준 작업은 경험 적은 사람들에게 쉽고 접근 가능하지만, 이 기술들은 산업용 로봇 형제들과 같은 복잡성과 효율성으로 확장될 수 있습니다. 따라서 팀은 여전히 전문가로부터 배움을 구해야 합니다. 프로그래밍 기술을 개발하고 더 완전한 로봇 셀을 배치할 수 있습니다.

품질 관리가 핵심

다른 많은 로봇 유형과 마찬가지로 코봇도 반복 가능하고 정확합니다. 특히 인간 작업자와 비교할 때 그렇습니다. 이 때문에 고정밀 애플리케이션이 코봇 자동화의 좋은 후보가 될 수 있습니다. 품질 관리 오류는 오작동하거나 부적합한 제품으로 이어집니다. 이는 종종 비효율적 생산 공정을 의미합니다. 이는 비즈니스에 매출 손실입니다. 로봇은 일반적으로 이러한 이슈를 줄여줍니다. 정밀하고 프로그래밍 가능한 특성 덕분입니다. 코봇은 이러한 애플리케이션에 흔히 배치됩니다.

향후 작업 변경 가능성

코봇은 작업을 쉽게 '가르칠' 수 있는 독특한 능력을 가집니다. 경험 적은 기술자들은 시작할 때 핸드 티칭 도구가 도움이 된다고 느낍니다. 그러나 코봇 재배치의 진정한 가치는 프로그래밍 인터페이스에 있습니다. 그래픽 프로그래밍으로 로봇에 낯설고 미숙한 사람들도 쉽게 파악할 수 있습니다. 작업이 약간 변경되면 코봇 프로그램을 빠르고 쉽게 변경할 수 있습니다. 이는 통합업체 호출 빈도를 크게 줄여줍니다. 비용 절감으로 귀사의 수익 증가와 더 빠른 투자 회수로 이어집니다.

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인간 작업자와 협업이 필요한 작업

협동 로봇의 정의적 특징은 사람과 함께 작업하는 능력입니다. 특정 작업은 일부 자동화와 인간 작업을 결합해 최적화할 수 있습니다. 로봇은 단순하고 단조로운 작업에 강합니다. 인간은 복잡한 의사결정 같은 특성이 포함된 작업에 탁월합니다. 둘을 결합해 함께 작업하게 하면 양쪽의 강점을 활용할 수 있습니다. 이런 방식의 성과는 어느 한쪽만으로는 달성할 수 없는 수준입니다. 이 최적화로 생산 잠재력을 극대화합니다. 향상된 효율성은 매출 증대와 투자 수익 증가로 이어집니다.

고속이 아니고 큰 힘이 필요하지 않은 작업

협동 로봇의 주요 한계는 강도와 속도 사양에 있습니다. 이는 인간 중심적 접근에 의한 설계적 한계입니다. 고속 메커니즘이 필요한 작업은 코봇에 부적합합니다. 대량 픽 앤 플레이스나 조립 등이 해당합니다. 이런 애플리케이션에 코봇을 배치하면 실현 가능한 효율 이득을 놓칠 수 있습니다. 또한 페이로드 제한이 코봇의 모든 작업 수행을 방해합니다. 대형 자재 핸들링 같은 무거운 작업은 코봇으로 불가능할 수 있습니다. 전통적 산업용 로봇이 이런 애플리케이션에 더 적합합니다.

코봇 애플리케이션은 일반적으로 인간 강도와 속도 범위 내에 있습니다. 그러나 코봇은 인간보다 더 긴 가동 시간을 제공합니다. 로봇은 휴식, 교대 근무, 병가가 필요 없습니다. 더 큰 일관성도 제공합니다. 피로나 고속 하중 이동으로 인한 부상을 겪지 않기 때문입니다. 이는 인간 작업자 단독 대비 향상된 효율성과 처리량 잠재력을 제공합니다.

코봇의 실체

코봇은 로봇 산업을 변화시키고 있으며 여전히 오해받을 수 있습니다. 성능 한계와 더 높은 가격대가 시장 내 활용에 의문을 낳을 수 있습니다. 최근 몇 년간 증가하는 존재감에서 '사용 용이성'이 중소기업의 성장과 접근성 확대의 주된 동력임을 알게 되었습니다. 복잡한 자동화 자원이 없는 새로운 로봇 시장을 열었습니다. 더 배우기 쉽고 사용하기 쉬운 로봇, 그리고 미래의 진정한 인간-로봇 협업. 그렇다 해도 미래는 아직 쓰여지지 않았습니다.

비용 고려사항

장비 비용은 ROI 계산의 주요 요소입니다. 협동 로봇이 동급 산업용 로봇 팔보다 종종 더 비싸다는 사실에 놀라실 수 있습니다. 그러나 산업용 로봇은 더 무거운 2차 비용을 수반합니다. 이는 협동 애플리케이션에서는 종종 불필요합니다. 예: 산업용 로봇은 항상 추가 안전 장비가 필요합니다. 이 안전 장비에는 다음이 포함됩니다:

• 라이트 커튼
• 안전 스캐너
• 펜싱
• 실드
• 비상정지 버튼

또한 비협동 산업용 로봇은 통합이 더 어렵습니다. 이는 주로 더 복잡한 프로그래밍 환경 때문입니다. 설치와 설정을 위해 경험 있는 기술자와 프로그래머가 필요합니다. 유지보수 비용도 산업용 로봇이 더 높습니다. 코봇 단품 가격이 초기에 더 비싸더라도, 통합 후 총비용은 산업용 로봇보다 협동 로봇이 더 저렴한 경우가 많습니다. 표준 애플리케이션에서 평균적인 코봇의 합리적 비용은 약 3만 5천~6만 달러(USD) 정도입니다.

협동 로봇의 산업 내 다양한 용도를 배웠습니다. 이 투자가 귀사에 적합한지 어떻게 알 수 있을까요? 어떤 수익을 얻을 수 있을까요? HowToRobot 투자 계산기로 절감액 추정, 시설 개선 영역 식별, 비용 분석, ROI 계산을 해보세요.