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기사입력 : 2016-10-28
엘모의 서보 솔루션, 시아순의 중국산 협업로봇 설계에 채택
첨단 서보 기술 적용해 협업용 공장자동화 로봇 개발

엘모의 골드 트위터

엘모(Elmo)의 다중-축 및 서보 솔루션이 중국 시아순(Siasun)이 만든 최초의 중국산 협업로봇의 설계 및 개발에 채택됐다.
중국의 로봇 및 자동화 분야의 선도 기업 중 하나인 시아순은 엘모의 독보적인 첨단 서보 기술을 이용해 자체 개발한 최초의 휴먼-머신 협업용 공장자동화 로봇 개발을 완료했다. 엘모는 로봇 관절에 직접 탑재될 수 있는 초소형의 강력한 네트워크 기반 서보 드라이브를 공급했으며, 이는 효율성, 견고성, 공간 절감, 배선 최소화, 낮은 EMI, 전반적인 시스템 안정성 향상 등을 비롯한 수많은 근거로 그 장점을 입증했다.
7개 관절의 협업 암 로봇 제작시 주요 도전과제는 분해능의 듀얼 서보루프 제어를 통해 얻어진 최상의 서보 성능을 달성하는 것이었다. 엘모의 하이-엔드 모션 제어 로봇 분야에서 입증된 실적은 개발 공정 중 최고 수준의 다축, 서보 성능에 도달하는데 필수적인 역할을 했다.

EtherCAT 골드 서보 드라이브
도전적인 이 작업을 위해 채택된 엘모의 강력한 EtherCAT 골드 서보 드라이브(Gold Servo Drive)는 로봇 관절에 직접 탑재됐다. 이는 로봇의 크기를 줄이는데 최상의 선택이었다.
2개의 강력한 초소형 골드 솔로 기타(Gold Solo Guitar) 드라이브가 로봇 전체의 기계적 구조를 지지하는 2개의 베이스 관절 모터를 드라이브하는데 사용됐다. 이 드라이브는 50A의 연속전류 및 최고 100A의 높은 피크 전류로 모터를 구동할 수 있어 필요한 고속 및 가속, 감속 동작 속도를 달성하는데 기여했다.
20A의 연속 전류와 최고 40A의 피크 전류로 동작하는 5개의 소형 골드 솔로 휘슬(Gold Solo Whistle) 드라이브는 다른 5개의 로봇 관절을 동작하는데 사용됐다. 시스템의 각 드라이브는 최대 속도 및 가속, 감속 속도로 동작해야 하며, 매우 높은 정확도와 정밀도로 느린 속도로도 동작할 수 있어야 한다.
1:2,000의 탁월한 동적 전류 범위와 드라이브의 매우 넓은 대역폭 반응으로 동일한 드라이브를 사용해 완전히 상반된 동작이 가능하게 됐다. 로봇 관절에 직접 탑재될 수 있을 정도의 작은 물리적 크기의 이 드라이브는 이러한 복잡한 프로젝트에 적합한 유일한 옵션이었다.
이 드라이브는 서보 피드백과 매우 인접하게 드라이브를 배치함으로써 배선 및 외부 노이즈로부터의 영향을 최소화하고, EMI와 RFI를 낮추고, 전반적인 시스템 안정성을 획기적으로 증대시켰다.

사용이 간편한 설정 툴 ‘EASII’
엘모의 사용이 간편하고 성능이 뛰어난 설정 툴인 EASII(Elmo Application Studio)는 필요한 모든 작업을 수행할 수 있으며, 최고 수준으로 서보 성능을 최적화하기 위해 네트워크 상에서 각각의 개별 드라이브들을 조정할 수 있도록 해준다. 기계 장치의 구조적 결함을 극복하기 위해 고차 필터(High Order Filter)를 사용한 적절한 컨트롤러 설계와 시스템 식별은 단 몇 개의 툴을 통해 시스템이 최고의 서보 성능을 갖도록 구현됐다. 또한, 여러 축 간의 크로스오버 효과를 제거하기 위해 특수 포지션 게인(Positi
on Gain) 스케줄링을 통해 간단하면서 뛰어난 진단 기능을 이용한 다축 식별 기능이 구현됐다.
이 외에도 최고의 대역폭과 초고속 반응시간, 동시 유지관리 안정성, 높은 마진의 안정적인 로봇 동작 등 시스템 동작에 필요한 여러 다른 기능도 이 애플리케이션에 사용됐다.

플래티넘 마에스트로, 최상의 다축 컨트롤러
엘모의 데카르트(Cartesian), Scara, 3-링크, 델타(Delta) 등과 같은 메커니즘을 갖춘 첨단 다축 컨트롤러, 플래티넘 마에스트로(Platinum Maestro, P-MAS)를 이용한 다양한 통합 로봇 기구학(Robot Kinematics)의 기능은 모든 로봇 관련 문제에 간단하게 해법을 제시한다. 통합 기구학 지원은 턴테이블이나 컨베이어, 다른 외부 장치와 완전 동기화된 MCS(Machine Coordinate System) 또는 PCS (Product Coordinate System)로 동작한다.
또한, P-MAS에는 사용자 애플리케이션을 위한 특수 실시간 코드 섹션이 있으며, 이 코드 섹션을 통해 로봇 개발자는 고유의 특정 로봇 기구학 공식을 작성할 수 있다. P-MAS를 통해 사용자가 자신의 고유 특정 기구학을 구현할 수 있는 현재 제공되는 모든 하이엔드 로봇 유형을 제한 없이 지원할 수 있다.

엘모의 플래티넘 마에스트로

최신의 강력한 4-코어 프로세서에 기반하고 있는 P-MAS는 로봇 기구학의 실시간 계산 및 250μsec 미만의 네트워크 사이클 타임으로 역기구학 해석이 요구되는 애플리케이션에 필수적이다. 실시간 섹션에 사용자가 입력해 구현된 기구학 공식은 시스템 모든 축의 토크 및 타깃 위치/속도를 계산하고, 이를 각 EtherCAT 사이클 상에서 산출한다.
로봇 동작은 두 가지 주요 모드로 구분돼 있는데, 첫 번째는 티칭 모드(Teaching Mode) 동작이고, 두 번째는 작업 모드다. 티칭 모드는 작업자가 원하는 경로 궤도에 따라 핵심 위치 지점으로 물리적으로 로봇을 이동시킨다. 다축 컨트롤러는 작업 모드에서 전체 궤도운동이 반복되도록 관련 위치 지점을 기록하며, 이 모드에서 드라이버는 CST(Cyclic Synchronous Torque) 동작 모드를 기반으로 구동한다. 토크 명령과 함께 다축 컨트롤러는 중력이나 로봇 역학과 같은 저항 요소들을 극복하기 위해 추가적인 보상 전류를 산출하며, 원활하게 드래깅 프로세스를 유지한다. 이러한 복잡한 로봇 솔루션의 강점 중 하나는 티칭 프로세스를 간단하게 구현할 수 있고, 프로그래밍 경험이나 전문 기술을 갖추지 않고도 대부분의 작업을 처리할 수 있다는 것이다. 두 번째 동작 모드는 작업 모드로, 다축 컨트롤러는 로봇의 기구학 모델에 따라 7개의 타깃 위치/속도를 계산하고, 필요한 경우 동적 모델에 기반한 토크 보상을 전체 출력 토크에 추가한다. 드라이버는 타깃 위치/속도 명령 및 토크 오프셋 명령을 받아 CSP(Cyclic Synchronous Position), 또는 CSV(Cyclic Synchronous Velocity) 동작모드를 기반으로 동작한다.

엘모모션컨트롤 제공
 
 
 
 
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