오늘따라 장맛비가 미친듯이 퍼붓고 있어서 몸도 안좋고 집중도 안되서

몇년간 스마트 팩토리 과제를 수행하면서 현장에서 구르면서 체험한 협동 로봇의 장담점에 대해 몇 자 적어봅니다



먼저 협동로봇이란 무엇일까요?

산업용 로봇 이름 들어보신 분들은 많겠지만 협동로봇에 대해 들어보신 분들은 산업용 로봇과 협동 로봇이 무슨 차이인지 잘 모르는 경우를 많이 보았습니다

가장 큰 차이점은 사람 작업자와 로봇이 협동해서 업무를 수행할 수 있는가 입니다

야스카와로 대표되는 산업용 로봇은 애초에 사람이 운반할 수 없는 고중량 부품을 옮기거나 조립하는 용도로 사용되므로 산업용 로봇이 들어가는 공정은 보통 자동화 되어 있고 사람 접근이 금지되어 있고,

반대로 유니버셜 로봇으로 대표되는 협동 로봇은 태생부터 사람과 협업이 가능한 로봇을 만드는게 목표로 제작되었습니다

여러 산업 중 전 공정 자동화가 가능한 업종은 극히 제한적이고 대부분의 산업에서는 여러가지 현실적인 이유로 부분 자동화 및 작업자의 협업 또는 작업자들에 의해 작업이 수행되고,

사람이 기피하는 공정이나, 사람의 인지오류가 많이 발생하는 공정 등 일부 공정에서 사람 대신 협동 로봇이 투입되어 작업을 수행합니다

협동 로봇이 사람 대신 작업을 수행하기 위해서는 협동 로봇 단독으로도 가능하나, 복잡한 공정을 수행할 때는 로봇의 눈이 되는 비전 시스템이 필요한 경우가 종종 발생합니다

그래서 협동로봇 끝단에 비전 카메라를 장착하여, 비전을 통해 사물을 인식하고 분석 후 프로그래밍 된 작업을 단독 또는 사람과 협업하여 수행하는 케이스가 꽤 많습니다

(이런 이유로 머신비전 산업은 협동로봇 산업과도 밀접한 연관성이 있습니다)

또, 협동 로봇은 가반하중이 10kg 이하인 제품이 대부분이고 상대적으로 가격이 산업용 로봇보다 저렴하여 기존에 산업용 로봇을 도입할 엄두를 내지 못했던 산업군에서도 도입여부 검토가 가능합니다



지금까지 설명한 협동 로봇에 대해 들어보면 산업용 로봇과 작업자 사이의 틈새 시장을 노린 제품이고, 사람과의 협업을 통해 생산성을 증가할 수 있겠다는 생각이 드실텐데 현실적인 문제가 몇 가지 있습니다

먼저 협동로봇의 가격으로, 유니버셜 로봇사의 대표 로봇인 UR3, UR5가 정확하지는 않지만 대략 4~5천만원 정도이고, 카피 제품들의 가격도 최소 2천만원 이상입니다

그리고 로봇을 움직이기 위해 티칭 시스템 (별도의 프로그램 없이 작업자가 로봇을 직접 움직여 move point 설정)으로 세팅하거나, 또는 복잡한 공정이나 비전 시스템을 이용할 경우 별도의 프로그래밍이 필요합니다

또, 비전 시스템과 연동 작업 시 비전 시스템을 구입해야하고, 해당 공정에 맞는 비전 프로그램을 설계해야 하므로 추가 비용이 듭니다

위 과정을 통해 세팅된 협동 로봇이 물체를 들고 움직이거나 작업을 수행하기 위해서는 운송할 부품 재질/형상에 적합한 그리퍼가 필요한데,

보통 진공 그리퍼, 손가락 3개 모양의 그리퍼 등이 주로 사용되고 있고, 부품 재질/형상에 따라 다양한 그리퍼를 필요로 하고, 그리퍼의 가격도 종류에 따라 천차만별입니다

그리고 협동 로봇과 작업자와의 사이클 / 택 타임을 맞추기 위해서는 생산 관리 시스템(MES)과 연동 또는 최소한 MES와 비슷한 시스템과 연계가 되어야 전체 공정을 수월하게 컨트롤 가능합니다

최근에는 협동로봇을 AGV(무인운반차)에 장착하여 이동이 가능한 제품도 출시 중입니다

(이 제품의 경우에도 협동로봇의 이동으로 인한 원점 변경 등의 문제가 있습니다)



위에서 언급한 이유들 및 현업에서 겪은 문제들을 종합해보면 협동로봇을 구입 후 잘 사용하기 위해서는

1) 제품 생산 공정이 크게 변하지 않고, 부품의 종류도 크게 변하지 않는 산업
    (제품의 형상 및 필요 부품이 자주 변하는 곳에서는 작업자가 작업하는게 더 효율적임)

2) 협동로봇으로 운반이 용이한 부품 재질/형상
    (ex. 금속 박판, 플라스틱 부품 등 운반이 용이한 부품)

3) 협동로봇을 생산공정에 투입 후 사람 작업자와 사이클/택타임과 맞출 수 있는 MES 또는 유사 MES 시스템을 준비/가동중인 기업

4) 협동로봇 컨트롤 및 가벼운 수리까지 할 수 있는 프로그래머가 최소 1명 이상 필요
    (비전 시스템까지 직접 프로그래밍 가능하면 매우 좋음)

5) 협동로봇 및 부가 제품의 가격을 감당할 수 있는 고부가가치 산업군 또는 중견기업 이상급 대형 기업

조건을 만족해야 합니다

물론 한, 두가지는 만족하지 않아도 도입 및 사용이 가능하지만 1번은 개인적으로 거의 필수라고 생각하고 (이 부분이 만족 안되면 배보다 배꼽이 커짐)

최소 3개 이상 만족하는 회사에서 이런 요건들을 잘 분석해서 도입 여부를 신중하게 결정하신 후 도입해야 협동로봇을 잘 사용할 수 있다고 봅니다

(실제로 일하면서 이리저리 알아보니 협동로봇 도입해놓고 잠깐 쓰다가 안쓰는 업체도 많았습니다)



요즘 나오는 협동 로봇 자체의 성능은 괜찮은 제품이 참 많은데 이걸 해당 산업에 그대로 적용하는건 또 다른 문제라서

협동 로봇의 산업 자체는 꾸준히 증가세일 것으로 예상되지만 하루아침에 폭발적으로 성장하기는 어렵고,

로봇이 아닌 다른 문제들 때문에 생각보다 빨리 한계에 도달할 수 있을 것으로 예상됩니다



요즘 소프트웨어 단독으로는 SF 시대가 도래한 것 처럼 느껴지는 수많은 좋은 프로그램 및 앱이 존재하지만

기존 하드웨어가 존재하는 산업에 소프트웨어를 적용하기는 여전히 넘어야 할 변수가 많은거 같습니다

이상 제가 현장에서 구르면서 겪은 협동 로봇에 대한 장단점 분석글이니 일부 틀린 부분도 있을 수 있으니 그 점 유념해서 가볍게(?) 읽어주시면 감사하겠습니다

p.s. 협동로봇과 작업자의 협업에 대해서는 내용을 적다가 말았는데 저희 쪽에서는 협업이 아닌 작업 대체용으로 사용해서
      HMI에 대해서는 아는게 거의 없어서 생략했으니 양해 부탁드립니다