공장에서 실험실까지: 산업용 로봇의 다재다능한 힘

산업용 로봇을 생각하면 가장 먼저 자동차 조립 라인의 용접 로봇이 떠오르겠지만, 고성능 산업용 로봇은 그 이상을 위해 독창적으로 설계되었습니다. 항공우주 산업부터 임상 실험실까지, 그 사이의 모든 분야에서 로봇 자동화는 공장 생산 공정, 작업 대상 자동화, 기타 애플리케이션을 다음 단계로 끌어올릴 수 있습니다. 가까운 미래에 로봇 자동화 구현을 고무할 몇 가지 흥미롭고 인상적인 용례를 소개합니다.

레이저 아블레이션(Laser Ablation)

애플리케이션/산업
자동차, 항공우주

로봇 모델
일반적으로 낮은 페이로드의 긴 암 로봇(예: 야스카와 AR3120). 부품 크기와 원하는 사이클 타임에 따라 한 대 이상의 로봇이 사용될 수 있습니다.

설명
표면에 페인트, 그리스, 유약 등 제거해야 할 코팅이 있는 애플리케이션에서는 일반적으로 화학 약품이 사용됩니다. 불행히 이는 많은 폐기물을 생성하며, 보통 유해 물질로 간주됩니다. 후속 환경 영향과 그에 따른 규제로 화학 용제 사용이 어렵습니다. 게다가 닦아내기나 긁어내기로 코팅을 제거하여 깨끗한 기판을 남기려면 수작업 시간이 많이 소요됩니다.

레이저 아블레이션이 등장하여 이 코팅층을 태워 없애 깨끗하고 순수한 기판을 남깁니다. 필터나 기타 격리 장치가 탄화된 코팅을 쉽게 수집합니다. 열 레이저 공정은 차광 워크셀을 필요로 하므로 안전을 위해 로봇이 필수입니다. 로봇은 다른 하드 자동화 대신 복잡한 표면 곡률을 따라가도록 프로그래밍할 수도 있습니다.

복잡한 표면 잉크젯 프린팅

애플리케이션/산업
항공우주, 기타 잠재적 분야

로봇 모델
항공우주용 긴 암, 규모에 따라 더 작은 것.

설명
과거 항공기나 기타 대형 표면에 그래픽을 적용할 때 곡면과 복잡한 표면에서 디테일을 정확하게 구현하기 어려웠습니다. 그러나 2017년 사우스웨스트 연구소(SwRI) 프로젝트가 로봇 팔에 부착된 특수 잉크젯 프린팅 헤드를 활용하여 이 복잡한 작업을 현실로 만들었습니다. 이 복잡한 공정은 디지털 프린팅을 사용하여 우수한 성능을 내고, 대면적에 다양한 방향으로 페인트 그래픽을 그리거나 데칼을 부착하는 전통적인 노동 집약적 작업을 대체합니다. 레이저 아블레이션과 마찬가지로 로봇은 표면 각도 변화를 훌륭하게 수용하고 일관된 프린트 반복성과 품질을 유지하도록 설계되었습니다.

이 기술 출현 이래, 네덜란드 로봇 제조사 XYREC이 SwRI, 에어버스, 마라부와 협력하여 항공기에서 이 혁신적 애플리케이션을 성공적으로 시연했으며, 도장 공장 시간을 16일에서 5일로 단축했다고 주장합니다. 잠재적으로 모든 표면 기판과 호환 가능하므로, 이 기술은 섬유와 빌보드 같은 소형 표면에 일회용 또는 맞춤형 그래픽을 적용하거나 더 넓은 표면 영역에 복잡한 그래픽을 적용하는 데에도 사용될 수 있습니다.

적층 제조(Additive Manufacturing)

애플리케이션/산업
시제품, 맞춤형 부품

로봇 모델
다양함 – 보통 6자유도(6-DOF)를 가진 고반복성 6축 로봇(예: 야스카와 AR1440).

설명
모션 제어 기술, 로보틱스, 전력 변환 기술 채택 덕분에 3D 프린팅이 최근 수년간 마무리 가공 없이(또는 최소한으로) 사용 가능한 부품을 만들 수 있을 만큼 정교하고 정밀해졌습니다. 넓은 영역 3D 프린터를 가능하게 하는 독특한 툴링 장착에 이상적인 산업용 로봇의 적층 제조 활용은 공작 기계 지그를 포함한 다양한 제품 제작을 돕고 있습니다.

한때 플라스틱에 국한되었던 기술이 이제는 세라믹, 복합재, 금속, 하이브리드 소재 등을 수용합니다. 가장 최근에는 오프라인 로봇 프로그래밍 소프트웨어 내 슬라이서 소프트웨어의 발전으로 MIG, TIG, 레이저 용접 같은 필러 메탈 기술을 사용한 금속 조각 프린팅이 가능해졌습니다. 이 부품들은 직접 사용하거나 필요에 따라 가공할 수 있어, 금속 블록에 다른 밀링이나 머신 기법으로 인한 막대한 폐기물을 절약합니다.

고정밀 밀링(High-Precision Milling)

애플리케이션/산업
가공, 맞춤형 부품

로봇 모델
중간 페이로드의 다용도 고성능 핸들링 로봇(예: 야스카와 GP 시리즈 로봇).

설명
전통적으로 힘든 수작업인 밀링은 금형에서 불필요한 소재를 갈아내거나 잘라내어 특정 구조를 형성하는 공정입니다. 작업자 안전 증진, 생산 속도 가속화, 제품 품질 향상, 산업 표준 준수 강화를 위해 다양한 산업의 기업들이 유연한 툴링을 장착한 쉽게 프로그래밍 가능한 로봇을 이용한 자동 밀링 시스템을 구현하고 있습니다. 이는 종종 3D 프린팅과 함께 부품 마무리에 사용됩니다.

팔레트 조립(Pallet Assembly)

애플리케이션/산업
팔레트 생산

로봇 모델
50kg~800kg 페이로드 범위의 6축 팔레타이징 로봇.

설명
수작업으로 팔레트를 만드는 작업은 어렵고 위험합니다. 이는 더 강한 맞춤 설계 팔레트에 대한 증가하는 트렌드와 결합되어, 경쟁력 있는 제조사들이 맞춤형, 스트링거, 블록 팔레트를 동일한 시스템에서 제작하는 데 필요한 유연성과 일관성을 제공하는 로봇 팔레트 조립 시스템을 구현하도록 촉진했습니다. 마찬가지로 지루하고 더럽고 위험한 팔레트 생산 작업에서 작업자를 해방시켜 의사결정권자가 숙련된 작업자를 회사 내 고부가가치 업무로 재배치하여 ROI를 극대화할 수 있게 합니다.

육류 가공(Meat Processing)

애플리케이션/산업
육류 포장, 가금류 생산 등

로봇 모델
중간 페이로드의 빠르고 강력한 핸들링 로봇.

설명
과거보다 더 안전하고 위생적이지만, 육류 포장과 가금류 생산 공장은 여전히 수작업 근로자의 신체 건강에 영향을 줄 수 있는 독특한 위험을 안고 있습니다. 인적 오류를 줄이고 직원을 보호하기 위해 육류 및 가금류 가공 기업들은 안전을 증진하고 동시에 효율을 최적화하는 로봇 기술을 모색하고 있습니다. 또한 지난 10년간 비전 기술과 엔드 이펙터 툴링의 발전으로 로봇이 다양한 육류 가공 작업을 쉽게 수행하여 생산을 최적화할 수 있게 되었습니다.

검체 처리(Specimen Processing)

애플리케이션/산업
임상 실험실

로봇 모델
애플리케이션에 따라 다름(예: 벌크 로더용 야스카와 MotoMini, 원심분리기용 저페이로드 고성능 6축 로봇).

설명
숙련 기술자 부족부터 엄격한 인증 요건, 증가하는 검체 양과 비효율적 워크플로의 결합까지, 임상 실험실은 오늘 많은 도전에 직면해 있습니다. 이 중 가장 중요한 것은 더 가치 기반의 케어 접근법을 제공하면서 비용 절감을 달성하는 창의적인 방식으로 서비스를 확장해야 한다는 압박입니다. 임상 진단 2.0의 미래로 나아가기 위해 고처리량 임상 진단 랩은 로봇 자동화 솔루션을 도입하여 분석 전후 검체 선별 및 처리 작업을 완료하고 있습니다.

리본 타이잉(Ribbon Tying)

애플리케이션/산업
식음료, 제약, 소비재, 택배 및 물류, 산업용 포장

로봇 모델
낮은 페이로드의 컴팩트하고 민첩한 자재 취급 로봇.

설명
수작업 리본 묶기는 지루한 작업으로 작업자에게 신체적 위해를 줄 수 있습니다. 맞춤형 포장 수요 증가로 리본 타이잉이 인기를 끌고 있습니다. 2014년 에스더 프라이스 파인 초콜릿 캔디(Esther Price Fine Chocolates Candy Co.)에 처음 사용된 이 자동화하기 어려운 애플리케이션은 정밀 프로그래밍을 위한 3D 시뮬레이션 소프트웨어와 더 큰 기동성과 일관성을 위한 고성능 로봇의 결합 사용을 요구했습니다. 마찬가지로 이 애플리케이션에 적합한 엔드 이펙터 툴링과 제어된 환경이 최적의 안무된 반복을 달성하는 데 필수적이었습니다.

엔터테인먼트/식품 조립(Entertaining / Food Assembling)

애플리케이션/산업
엔터테인먼트, 캐주얼 다이닝, 테마파크 등

로봇 모델
애플리케이션에 따라 다름.

설명
산업용 로봇은 일상 작업의 특정 작업에 일관성을 제공할 뿐만 아니라, 레스토랑 및 기타 사업주가 고객에게 독특한 경험을 제공할 수 있게 합니다. 놀이기구부터 계란 샌드위치 제조, 아이스크림 디스펜싱까지 산업용 로봇은 엔터테인먼트 전반에서 사용이 늘고 있습니다. 적절한 엔드 이펙터 툴링을 장착하고 올바른 안전 기능을 갖추면 로봇은 바텐딩 등 다양한 독창적 작업을 수행할 수 있습니다.

결론

이 독특한 애플리케이션 목록은 계속될 수 있지만, 산업용 로봇이 거의 모든 산업에서 비즈니스에 가치를 더할 수 있다는 사실은 놀랍습니다. 진실은 특정 애플리케이션이 인간이 시도하기에 극도로 위험하여 로봇 자동화에 완벽하다는 것입니다. 지루하거나 더러운 다른 애플리케이션은 인간이 하고 싶지 않은 일을 로봇이 메워주기에 적합합니다. 상상할 수 있다면, 우리 전문가 팀이 대부분 현실로 만들 수 있습니다. 그리고 특정 작업이 자동화될 수 있는지 망설여진다면, 대부분 그에 맞는 로봇이 있습니다!