[첨단 헬로티]

도시바기계 그룹은 산업용 기계를 주로 생산 하고 있는 기계제조 중심 회사로서 나노가공기, 사출기, 다이케스팅, 초대형 공작 기계를 비롯한 다양한 제어장치, CNC 컨트롤러, 서보 드라이버/모터, PLC 등을 생산하고 있다. 여기에 최근 자동화의 핵심 요소인 로봇은 대략 30년의 생산 역사를 가지고 있고 다양한 분야의 IoT 솔루션을 발표하고 있다. 

이번 Solution Fair에서 특히 눈에 띄는 것은 IoT 기술이었다. 최근 들어 크게 이슈가 되고 있는 인더스트리4.0, 스마트 팩토리의 혈관 역할을 하는 것이 IoT 기술이고, 그것을 진단하는 기술이 기계의 상태를 모니터링하고 데이터를 제공하는 센서류 기술이다.

도시바기계 그룹은 행사에서 ‘IoT+M’을 전시했는데, 이것은 ‘Internet of Things + Manu-facturing’의 의미로서 IoT의 기술을 제조현장에 적용하는 선진 기술을 보여 주었다.

▲ Solution Fair 전시관에 진열된 다양한 기술사례들

다양한 경로로 다양한 데이터를 수집하는 기술은 대체로 많은 곳에서 개발, 생산되고 있으나, 이 데이터를 적정하게 분석하느냐 하는 것은 큰 숙제로 남아 있다. 이것은 단순히 진동의 크기로 장비의 상태를 진단할 수 없기 때문이다.

이 데이터의 분석에는 오랜 기간 축적된 다양한 형태의 데이터와 분석을 위한 기술들이 적절하게 접목되어야 최적의 상태를 진단하고 장비의 상태를 예측할 수 있다. 여기에 최근 들어 주목받고 있는 AI 기술을 접목해서 데이터를 해석하는 기술도 선보이고 있다. 이것은 방대한 데이터를 기반으로 한 축적된 해석기술을 바탕으로 분석이 가능한 기술이다.

말단의 정보를 수집하기 위한 센서류를 전시했고, 이들의 데이터 통신을 원활하게 할 수 있는 통신 시스템, 오픈 프로토콜이 있었다. 

또 데이터를 가공하지 않은 상태로 많은 양을 보내게 되면 데이터의 트래픽에 문제가 발생하기 때문에 데이터를 압축하는 기술, 어떤 비정상 상태에서 데이터에 못 보내게 되면 이를 백업해서 통신이 재개되면 즉시 데이터를 보내는 기술, 그리고 이렇게 수집된 데이터를 분석하는 솔루션이 다양하게 소개되었다.

도시바 Solution Fair는 누마즈 공장과 고덴바 공장에서 전시했는데, 누마즈의 로봇, 제어 관련 전시관에서 고덴바 공장 등 다른 장소의 다양한 장비의 상태를 모니터링하고 분석하는 것을 볼 수 있었다. 

앞으로도 지속적인 발전을 해야 하는 분야는 역시 데이터를 어떻게 해석해서 예측할 수 있느냐 일 것이다.

Robot New Products 

■ TVM 시리즈 

지금까지 도시바기계의 6축 다관절 로봇은 Arm Length가 500mm~1000mm로 TV와 TVL 시리즈였으나, 이번에 Arm Length를 1500mm 제품군을 추가함으로써 보다 폭넓은 분야에 적용이 가능해졌다. 그리고 Payload는 3kg~10kg까지였으나, 20kg 확대되어 보다 중량감 있는 제품의 핸들링이 가능해졌다. 그리고 사진의 데이터에서 보듯이 조금은 독특한 디자인으로 제품을 생산하고 있는데, 이것은 많은 편리성을 제공하고 있다. 측면에 다양한 제품의 부착이 가능하고, 배관과 선처리를 쉽고 간단하게 할 수 있으므로 현장 활용도를 극대화했다.

■ THE 400 시리즈

스카라 로봇은 아마도 산업용 로봇에서 가성비가 뛰어나고 응용 분야가 넓게 사용되고 있는 로봇으로, 도시바기계는 THL 시리즈(10kg급)와 TH 시리즈(20kg급)를 생산하고 있다. 이번에 발표한 THE 시리즈는 Payload보다는 속도와 정밀도에 중점을 둔 시리즈로써, 5mm의 진원을 그리는 속도와 정밀도가 탁월한 로봇이다. 궤적 정밀도 향상은 디스펜싱, 용접 등에 적용 가능한 로봇으로, 빠른 속도는 Pick & Place에 사이클 타임 단축을 할 수 있는 솔루션으로 제공하고 있다. 참고로 이번에 전시된 THE 400의 사이클 타임은 0.3초대이다. 

■ AR (스카라 로봇) 

더스트리4.0, 스마트 팩토리, IoT의 발달은 모든 생산 현장의 데이터 수집과 관리 분석에 중점을 둔 것인데, 도시바기계는 AR(증강현실) 기술을 예방 보전과 수리에 적용 가능하다는 것을 실증적으로 보여주었다. AR 기술은 현실 세계의 기반 위에 가상의 사물을 합성하여 현실 세계만으로 얻기 어려운 부가적인 정보를 보강해서 제공할 수 있는 기술이다. 이 기술을 이용하면 장비의 정기적인 점검, 문제 발생 시 보수, 장비의 현재 상태 등을 정확히 분석하고 데이터화 할 수 있다. 예방 보전의 경우는 일정 기간마다 점검해야 하는 점검 리스트를 바탕으로 증강현실의 가상 이미지로 점검 위치를 보여주고, 문제가 발생했다면 가상의 사물에 조치 방법을 동영상으로 보여줌으로써 누구나 조치할 수 있다. 이런 기술은 바로 상용화까지는 아직 시간이 걸리겠지만, 도시바기계에서 미래의 가능성을 보여주었다는 데 의미가 있다고 할 수 있다.

Robot Application

■ Nut Runner

일반적인 경우는 볼트를 체결하는 경우가 많으나, 이번 전시된 것은 너트를 체결하는 것이다. 5mm 이상의 너트 체결은 사람이 하더라도 그 부담이 가지 않는 일일 수도 있지만, 너트의 사이즈가 작아지면 이야기는 다르다. 2mm 정도의 너트는 사람이 조립해도 어려울 뿐아니라, 잠시만 작업을 하더라도 손의 피로도가 높아서 생산성이나 작업성을 기대하기 어렵다. Solution Fair에서 보인 것은 2mm의 너트를 핸드폰 정도의 장비에 체결하는 것이다. 우선 가장 어려운 부분이 너트를 전동 공구에 집게 하는 것이다. 너트의 경우는 대략 6각형으로 되어있으므로, 파츠피더에서 공급을 하더라도 원활하게 공구에 장착하는 것 상당히 까다로운 작업이다. 그 후 볼트의 위치에 정확하게 잡는 것이다. 그 뒤에는 거의 순식간에 체결할 수 있다. 

■ Mobile sheet

핸드폰 제조 공정의 거의 마지막에 유리면을 보호하기 위해서 필름을 부착해야 한다. 이 작업은 사람의 경우도 숙련도가 요구되고 집중을 해야 하는 작업이므로 상당히 까다로운 작업 중의 하나이다. 기존의 장비는 직교 로봇을 사용하는 경우가 많았으므로 모델의 변경에 따른 유연한 대응이 어려웠었으나, 6축 다관절 로봇을 사용함으로써 보통의 숙련된 작업자 이상으로 빠르게 작업하고 안전하게 24시간 작업할 수 있다. 또한, 모델의 변경에 대해서도 간단한 티칭만으로도 광범위한 영역에 대해서 대응할 수 있다.

■ Nano 가공기 Loading, Unloading

도시바의 강점 중의 하나는 다양한 기계를 생산하고, 로봇을 이용한 자동화를 한다는 것이다. 나노 가공기 종류에는 여러 가지가 있지만, 이번에는 UVM450 2대를 6축 다관절 로봇 TV1000을 천정형으로 설치해서 부품의 공급, 배출하는 것을 전시했다. 이것은 2대의 거리가 로봇의 팔 길이 1000mm보다는 훨씬 멀기 때문에 상부에 직교 로봇을 설치하고 각각의 장비 앞에서 제품을 핸들링한 것이다. 팔 길이가 긴 로봇을 사용하는 것도 가능하지만, 팔 길이가 길어지면 로봇은 반복 정밀도가 현저하게 안 좋아지게 되므로 제품을 정확한 자리에 공급하기가 어려울 수도 있다. 최근의 추세는 직교 로봇을 사용해서 원하는 위치로 이동시키고 가능한 한 근접한 위치에서 제품을 핸들링함으로써 반복 정밀도를 향상시키고 안정된 시스템을 구축할 수 있게 된다.

■ D Vision Application

도시바기계 그룹은 로봇과 비전 솔루션을 동시에 제공하고 있다. 6축 다관절은 TV, TVL, TVM 시리즈가 있고 3kg~20kg까지의 제품군을 보유하고 있다. 3D 비전은 TsVision 3D라는 제품군을 공급하고 있다. 3D 비전과 로봇은 일반적으로 3D 데이터를 입력해서, 이 데이터와 제품을 비교하는 형식이지만, 도시바는 제품을 촬영하는 것만으로도 제품의 크기 형상을 인식할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 또한, 대체적으로 제품이 박스에 담겨 있는 경우가 많아 박스의 크기, 깊이를 자동으로 인식하고 박스 충돌 회피 기능이 있어서 충돌 위험성을 미리 방지할 수 있다. 이러한 특징으로 규정된 데이터로 표현, 작성이 가능한 제품은 물론이지만, 형상의 표현이 어려운 농산물의 작업에도 사용할 수 있다. 

■ 스카라 로봇 2대로 그림 그리기

카메라로 사람을 찍으면 그 카메라는 이미지를 전송해서 윤곽선을 추출하고 스카라 로봇 2대가 그림을 그리는 시연이었다. 이것은 사진을 찍고 출력까지 대략 5분 정도의 시간이 소요되는데 재미있는 경함이었다. 가끔 6축 로봇이 그림을 그리는 기사를 본 적이 있었지만, 이것에 비해서 간단한 시스템으로 구축이 되었고 비교적 빠른 시간 안에 그림 그리기를 완성하는 모습이었다. 이것은 그리기에 초점을 둔 것이 아니라 이벤트성 시연이었다. 

■ 충돌 방지 애플리케이션

2대의 로봇이 같은 공간에서 작업해야 하는 경우가 있다. 이 경우 먼저 고려해야 하는 것이 충돌 예방이다. 이번에 보인 데모는 2대의 로봇이 공동으로 작업해야 하는 영역을 설정하고 다른 로봇이 설정 범위 내에 있을 때, 설정 영역에 들어가면 즉시 정지하고 설정 영역 외에서는 무조건 동작하도록 하는 것이었다. 예를 들어, 로봇 (B)가 로봇 (A)의 설정 영역에 들어가면 로봇 (A)는 즉시 중지한다. 로봇 (B)가 설정 영역에서 나온 시점에서 로봇 (A)는 다시 동작을 재개한다. 이 기능은 프로그램에 의한 제어가 아닌 컨트롤러 내장 PLC만으로 감시 제어를 한다.

TsAssist

TsAssist는 도시바 로봇 프로그램 툴로서 TSPC와 같이 사용할 수 있으나, 일부 로봇 기종은 반듯이 TsAssist를 사용해야 한다. 이번 Solution Fair에서는 여러 가지 기능이 소개되고 시연했으나 간략하게 2가지만 소개 한다.

■ 비전 좌표계 calibration Function

비전 시스템을 로봇에 연결하는 경우에 비전으로부터 보내지는 데이터는 로봇이 즉시 활용할 수 있도록 비전 좌표계가 아니라 로봇 좌표계로 치환해서 보내져야 한다. 비전 시스템에 이 기능이 있다면 비전에서 설정 또는 연산을 해서 보내주면 되지만, 경우에 따라서는 이 기능을 갖추지 않은 비전도 있으므로 이에 대한 대안으로 도시바에서는 TsAssistdptj 이를 자동으로 치환해주는 기능을 제공하고 있다. 이것은 보다 다양한 비전을 연결할 수도 있고 간편하게 설정할 수 있도록 특별한 UI를 제공하기 때문에 로봇 제어기에 대한 파라메타 설정 등이 필요하지 않고 자동적으로 TsAssist가 좌표를 읽고 등록, 변환하는 기능을 한다.

■ 3D 데이터로부터 자동 포인트 취득 기능

최근 들어 대부분의 설계가 3D로 이루어지고 있고 3D 데이터를 이용해서 시뮬레이션 등을 하고 있다. 여기서 복잡한 형상을 티칭 해야 하는 경우에 간편하게 3D 데이터를 이용해서 원하는 부분을 자동적으로 로봇 프로그램에서 생성하는 기능을 소개한다. 이것은 Dispensing 같은 포인트가 많은 경우에 유용할 수 있고 간편하게 로봇 프로그램을 완성할 수 있다. 원하는 영역을 마우스로 설정하고 Pitch를 설정해서 실행하면 원하는 포인트의 정보를 로봇 프로그램의 포인트 데이터로 생성하는 기능이다.

최영수 엑트엔지니어링 대표