인간-로봇 안전한 협업의 최적 솔루션

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 우리는 일상생활에서 잡기, 붙잡기, 돌리기, 만지기, 타이핑 또는 누르기 등과 같이 다양한 작업을 수행하는 과정에서 손을 사용한다. 훼스토는 하노버메세 2019에서 공압 로봇 핸드 ‘BionicSoftHand’를 선보였다.

이와 관련해 인간의 손은 힘, 손재주 및 훌륭한 운동 기술의 독특한 조합으로 이뤄진 자연의 획기적인 도구다. 훼스토는 하노버메세 2019에서 공압 로봇 핸드 ‘BionicSoftHand’를 선보였다. 인공지능을 통해 자가 학습이 가능하며 인간의 손과 같이 자연을 모델로 하는 그리퍼인 ‘BionicSoftArm’으로 다양한 작업을 수행하는 협업 공간을 구성해 인간-로봇 협업의 최적 솔루션을 선보였다.

하노버메세 2019에서 훼스토 관계자가 ‘BionicSoftHand’를 비롯한 자사 솔루션을 소개하고 있다. [사진=인더스트리뉴스]

BionicSoftHand는 공압으로 작동되므로 사람과 안전하게 직접 협업할 수 있다. 인간의 손과는 달리 BionicSoftHand에는 뼈가 없고, 손가락은 공기 챔버가 있어 유연한 벨로우즈 구조로 이뤄져 있다. 벨로우즈는 신축성이 있고 고강도의 실로 짜인 특수 3D 섬유 코트로 손가락에 싸여 있으며, 섬유로 구성돼 있기 때문에 구조물이 팽창하고 힘을 발생시키는 곳과 팽창이 방지되는 곳을 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 가볍고 유연하며 동시에 강한 힘을 발휘할 수 있다는 특징을 갖고 있다.

인공지능 : 강화 학습방법 사용

기계의 학습 방법은 인간의 학습 방법과 비슷하게 자신의 행동에 따라 긍정 또는 부정의 피드백을 받아 스스로 학습한다. BionicSoftHand는 강화 학습 방법을 사용한다. 즉, 특정 행동을 모방하는 대신 손에 단순히 목표를 부여하고 목표를 달성하기 위해 시행착오 방법을 사용한다. 수신된 피드백을 기반으로 작업이 성공적으로 완료될 때까지 점진적으로 작업을 최적화하는 것이다.

특히, BionicSoftHand는 12면 큐브를 회전시켜 사전에 설정된 면의 끝 부분을 위쪽으로 향하도록 한다. 필요한 동작을 구현하기 위해 디지털 트윈의 도움을 받아 가상 환경에서 습득한다. 이 가상 환경은 컴퓨터 시각 및 인공지능 알고리즘을 통해 카메라의 깊이 감지 데이터를 사용해 만들어진다.

하노버메세 2019에 전시된 훼스토의 ‘BionicSoftHand’ [사진=인더스트리뉴스]

정확한 제어를 위한 피에조 밸브

BionicSoftHand 튜브 세팅을 최소화하기 위해 개발자는 손에 직접 장착되는 소형의 디지털 제어 밸브 터미널을 특별히 설계해 그리퍼 핑거를 제어하기 위한 전체 로봇 암을 통해 튜브가 당겨지지 않아도 된다. 따라서 BionicSoftHand는 에어 공급 및 배기에 대해 각각 하나의 튜브로 신속하고 간편하게 연결 및 작동된다. 피에조 밸브를 사용하면 손가락의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있다.

BionicSoftArm : 하나의 로봇 팔, 모듈형 유연성 확보

공장에서 작업자의 수작업과 로봇의 자동화 작업 간의 엄격한 분리가 점점 더 희미해지고 그들의 작업 범위가 중복되며 협업 작업 공간으로 합쳐지고 있다. 이러한 방식으로 미래에 인간과 기계는 안전상의 이유로 서로 차단할 필요 없이 동일한 작업물이나 컴포넌트에서 동시에 작업할 수 있게 된다.

BionicSoftArm은 훼스토의 ‘BionicMotionRobot’의 추가 개발 제품이며, 모듈형 디자인으로 유연한 확장성이 확보돼 이에 따른 애플리케이션도 크게 확대됐다. 최대 7개의 공압식 벨로우즈 세그먼트 및 로터리 드라이브와 결합할 수 있다. 이는 최대한의 유연성을 보장하므로 필요할 경우 가장 좁은 공간에서도 장애물을 해결할 수 있으며, 동시에 사람들과 안전하게 작업할 수 있다. 인간과 로봇의 직접적인 협업은 BionicSoftArm과 Pick-and-Place 작업과 같은 고전적인 SCARA 애플리케이션에서 적용이 가능하다.

훼스토의 ‘BionicSoftHand’ 인공지능형 공압 로봇 [사진=훼스토]

유연한 애플리케이션 가능성

모듈형 로봇 암은 설계 및 장착된 그리퍼에 따라 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있다. 유연한 운동 역학 덕분에 BionicSoftArm은 사람과 직접 안전하게 상호 작용할 수 있다. 동시에 이러한 유연성을 통해 생산 환경의 여러 위치에서 서로 다른 작업에 쉽게 적용할 수 있다. 케이지 및 차단막과 같은 높은 비용의 안전장치를 제거하면 전환 시간이 단축되므로 경제적이고 유연하게 사용할 수 있다.

[이건오 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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