협동 로봇(코봇) 완벽 이해: 정의, 적용 분야, 이점

작성자: Roger Mahler
로봇과의 첫 경험은 고교 시절이었습니다. 1980년대 중반 산업 기술 교사가 2축 공압 로봇 키트를 구매했습니다. 가공 알루미늄 판으로 만들어졌고, Apple IIe 컴퓨터가 작동시키는 공기 솔레노이드로 제어됐습니다. 사용 가능 동작은 축 0(베이스)이 수평으로 0도 하드스톱 또는 180도 회전 하드스톱, 축 2는 90도 수직 피벗으로 전진/후진이었습니다. 약 1인치 폭과 깊이의 죠(jaw)를 가진 그리퍼가 달려 있었습니다.
나무 조각(약 2"x2"x1/2")으로 위젯을 만들었고, 중앙에 3" 길이 1/8" 다웰이 나와 로봇이 잡게 했습니다. 로봇이 부드럽게 움직이지 않아 실린더가 끼거나 공기 압력이 변해 회전이 느리거나 급정거하며 화물 그리퍼에서 떨어져 교실 바닥으로 날아가곤 했습니다. 당시엔 매우 멋졌고 흥미로웠지만, 오늘날 기준으론 매우 저수준 기술이었습니다.
Sure Controls는 지속적으로 진화하며 최고의 제품 라인을 제공합니다. Sawyer는 우리 역사의 일부지만, 협동 로봇의 미래는 Omron과 Precise 같은 기업에 달려 있습니다.
협동 로봇이란 무엇일까요? 인터넷을 찾아보면 정의에 변형이 있습니다. 협업의 사전적 정의는 무언가를 생산하거나 창조하기 위해 누군가와 함께 일하는 행동으로, 이것이 협동 로봇의 정확한 목적입니다. 대부분 펜스 없이 인간 주변에서 일하는 로봇을 협동 로봇이라 생각합니다. 맞습니다, 그게 협업적이게 만듭니다. 하지만 그게 협동 로봇이 되게 하진 않습니다.
협동 로봇엔 여러 유형이 있고, 오직 한 유형만이 추가 안전 장치 없이 사용 가능합니다. 이 유형은 힘과 힘 제한(Power and Force limiting) 기능을 가져, 추가 안전 장치 없이 인간과 나란히 작업합니다. 로봇은 경로상 비정상적 힘을 감지합니다. 사실 힘 과부하를 읽으면 멈추도록 프로그래밍돼 있습니다. 이 로봇들은 충격 시 힘을 넓은 면적으로 분산하도록 설계돼 있어, 로봇이 더 둥근 형태인 이유 중 하나입니다. 이 로봇들의 주요 특징은 관절의 힘을 읽는 능력입니다. 작업 중 비정상적 힘이 가해지면 감지해 정지하거나 때로 위치를 역전시켜 초기 접촉을 완화합니다. 인간과 접촉 시 즉각 반응하고 충격 에너지의 일부를 분산할 수 있습니다.
코봇의 팔은 장애물 만나면 '양보'하며 일시 정지 후 작업을 계속합니다. 짧은 시간 내 다시 장애물 만나면 정지하고 에러 알림을 띄우며 승인 대기합니다. 또 다른 흥미로운 기능인 핸드 가이딩(hand guiding)을 통해 복잡한 언어 프로그래밍 대신 로봇을 '훈련'시킬 수 있습니다. 이 로봇들은 힘을 느끼므로, 사람이 직접 움직여 위치나 경로를 보여주면 이후 반복합니다. 핸드 가이딩이 인간-로봇 협업과 배포 용이성을 돕지만, 로봇을 본질적으로 안전하게 만들진 않습니다. 특허받은 힘 센서로 기계적으로 설계된 힘 제한 기능이 그걸 합니다.
경제적으로 힘 제한 로봇은 쉬운 프로그래밍과 통합 덕분에 이상적입니다. 펜스나 다른 안전 장치 불필요(단 위험 평가 필수), 핸드 가이딩으로 프로그래밍 시간 단축, 사람과 함께 일하게 만들어 생산 라인 변경 불필요. 기존 제조 로봇은 고속, 고비용, 하드 가드 적용으로 산업 로봇과 작업자 분리, 대량 생산에 집중됐습니다. 오늘날엔 중소기업도 다품종 소량 공정에 이 쉽게 배치되는 로봇을 활용해 작업 간 이동하며 쓸 수 있습니다.
우리는 협동 로봇이 라인에서 인간 동료와 상호작용하는 모습도 봅니다. 비엔지니어도 손으로 훈련시킬 만큼 단순하고, 작업 이해도를 전달하고, 다음 이동 위치를 보여주며, 그저 또 다른 동료/코봇처럼 행동하게 돕습니다. 이런 솔루션으로 기업은 기존 직원을 유지·성장시키고, 인력 구하기 어려운 작업을 자동화하는 도구로 협동 로봇을 배치하며 직원에게 성장 기회를 줍니다.