스마트 교시 장치와 구조. (사진=한국기계연구원 제공)
한국기계연구원(기계연)은 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀이 산업용 로봇팔을 더 쉽고 안전하게 조작할 수 있는 '스마트 교시 장치'를 개발했다고 15일 밝혔다.
교시란 사람이 로봇에게 명령을 전달해 새로운 작업을 가르치거나 가능한 작업을 수행하도록 하는 기술을 뜻한다.
연구팀이 개발한 스마트 교시 장치는 로봇팔을 움직이는 '마우스'와 같다. 사용자가 로봇에 부착한 교시 장치를 손으로 잡고 마우스처럼 조작하면 장치가 로봇팔 제어기와 통신하며 로봇을 원하는 대로 움직일 수 있다.
교시 장치에 가해지는 사용자의 조작 의도를 정확하게 측정하고 이를 통신으로 로봇의 제어부에 전달하는 원리다.
연구팀은 사용자의 입력을 받기 위한 6자유도 마우스를 설계하고 필터링 알고리즘을 고안해 신호 혼선 없이 움직임을 정확하게 구현하는 데 성공했다.
한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀이 개발한 '충돌예측 직접교시 장치'가 로봇팔에 부착돼있다. (사진=한국기계연구원 제공)
장치 중 로봇에 상시 부착한 충돌예측부는 로봇제어기와 연결을 담당한다. 거리 측정 센서를 내장해 로봇 동작 중에 충돌을 예측할 수 있다.
교시부는 6자유도 마우스를 포함해 사용자의 조작 입력을 받고 로봇의 좌표계 변환 및 교시점 저장 등 로봇교시에 필요한 기능이 있다.
교시부와 충돌예측부는 탈착이 가능하다. 교시작업시 교시부를 충돌예측부에 부착해 사용하고 교시 작업이 끝나면 분리할 수 있도록 했다.
연구팀은 교시 장치를 약 500g 이하의 경량 장비로 만들었다. 로봇팔의 작동에 미치는 영향을 최소화하기 위해서다.
스마트 교시 장치는 로봇에 부착해 사용자가 원하는 대로 직관적으로 움직일 수 있으며 공간이 협소할 경우 분리해 무선으로 조정도 가능하다.
아울러 LED로 충돌 위험을 비롯한 로봇의 교시 및 재현 등 동작 상황을 사용자에게 알릴 수 있게 만들어 사용자 친화성을 높였다.
이 기술을 적용하면 프로그래밍 언어에 익숙하지 않은 로봇 비전문가도 로봇의 움직임을 쉽게 교시할 수 있을 것으로 기대된다. 산업 현장에서 로봇팔 조작에 필요한 복잡한 장비와 전문가의 작업 단계를 단축해 쉽고 효율적인 작업도 가능할 전망이다.
(왼쪽) 한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀이 ‘스마트 교시 장치’를 시연하고 있다. 손으로 직접 로봇팔의 움직임을 교시하는 모습. (오른쪽) 스마트 교시 장치 하단부의 LED 점등 색상에 따라 좌표 입력, 송출 등 작업 현황을 파악할 수 있다. (사진=한국기계연구원 제공)
도현민 책임연구원은 "스마트 교시 장치는 산업용 로봇의 직관적인 교시가 가능하도록 사용자 친화적으로 개발한 장치"라며 "생산 현장에서 로봇 비전문가인 작업자들도 로봇의 움직임을 쉽게 교시할 수 있어 공정 변화에 빠르게 대응하고 생산효율을 향상할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이 과제는 산업통상자원부의 '작업자 공간공유 및 스마트공장 적용을 위한 차세대 제조용 로봇' 과제의 일환으로 수행했다.