촉각은 환경과 접촉한 상태에 대한 풍부한 정보를 제공한다. 미지의 환경 속 로봇 애플리케이션에서는 특히 촉각이 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한편 일률적으로 촉각이라고 해도 다양한 성질의 정보가 포함되어 있어 로봇의 ‘촉각 정보’ 정의는 시각 정보에 비해 애매하다. 또한 촉각은 피부에 분포하는 감각이기 때문에 촉각을 모방한 센서 디바이스(촉각 센서)의 설계는 일반적으로 실장하는 로봇의 형상이나 기능에 따라 다르다. 물체의 파지나 조작을 목적으로 하는 로봇에서 촉각 센서는 주로 엔드 이펙터에 탑재되며, (1) 접촉이나 미끄러짐 발생과 같은 접촉 이벤트 검지, (2) 접촉 위치나 접촉력에 기초한 파지의 안정성 평가, (3) 접촉 위치·힘을 피드백하는 것에 의한 힘 제어, (4) 접촉을 통한 물체 특성의 인식·추정에 이용된다. 즉, 촉각 센서를 탑재한 엔드 이펙터는 목적하는 물리 작업을 하기 위한 반응기인 동시에 촉각 탐색(Tactile exploration)을 하기 위한 프로브이기도 하다. 촉각 센서의 설계나 실장에 있어서는 작업 능력과 지각 능력을 양립시키는 것이 중요하다. 촉각 센서의 검출 방식에는 저항식, 정전용량식, 광학식 등 여러 가지가 있는데,
운동은 젊은이부터 어른까지 신체 능력과 건강을 향상시키고 유지하기 위해 사회의 모든 사람에게 꼭 필요하다. 그러나 근력이 약한 사람이나 운동 능력이 떨어지는 사람은 체력 문제로 인해 운동을 계속적으로 실시하기 어렵고, 신체 능력과 운동 의욕이 서서히 저하될 우려가 있다. 그래서 신체 활동이나 훈련에 대한 동기를 높이기 위한 지원이 시각, 청각, 역각 등 다양한 모달리티를 구사해 이루어지고 있다. 예를 들어 물리 치료와 같은 기존 재활 치료에 로봇 등의 기술이 활용되고 있는데, 사용자의 운동 중에 피드백을 제공함으로써 퍼포먼스뿐만 아니라 만족감, 성공감 등에도 긍정적인 영향을 가져올 수 있다는 것도 알고 있다. 이러한 훈련 지원 기술은 유용하지만, 한편으로는 그러한 지원에서 벗어나 자력으로 훈련하는 것을 어렵게 만들기도 한다. 예를 들어 로봇에 의한 역각적인 지원을 받는 상태의 훈련에 익숙한 사람이 갑자기 그 역각 지원을 받을 수 없게 됐을 때, 운동의 신체적 부하가 증가함으로써 심리적으로 낙담하게 될지도 모른다. 이러한 심리적 낙담이 동기부여를 감소시켜 결과적으로 운동 훈련을 중단하게 된다면 불행할 것이다. 피드백하는 정보를 연구함으로써 운동 지원이 심리면에
현재 설비관리 방법 중 기본이 되는 요소에는 고장이 발생한 후에 정비하는 ‘사후정비’와 정해진 주기마다 설비 교체 및 설비 내부 수리를 진행하는 ‘시간 기반 정비(TBM)’가 있다. 사후정비는 기업 입장에서 적지 않은 금전적 시간적 손실로 이어지며, TBM은 내부 부품이 문제가 없더라도 의무적으로 부품을 교체해야 하기 때문에 효율성 측면에서 약점을 드러낸다. 때문에 예지보전 솔루션은 산업 설비 운영관리의 최적화된 기술로 평가받는다. 이 글에서는 산업 AI 기반 설비진단 솔루션을 공급·개발하는 원프레딕트의 가디원 솔루션이 기존 설비진단 솔루션의 한계를 어떻게 돌파하고 어떤 이점을 줄 수 있는지에 대해서 소개한다. 스마트 팩토리가 산업 내 화두로 등장함에 따라 예지보전 솔루션이 스마트 팩토리 세부 요소 중 한축을 담당하는 중이다. 아날로그 기반 사후 정비를 채택했던 기존 설비 정비 방식에서 스마트 팩토리 등장 후 작업자를 대체하면서도 수율을 높일 수 있는 방식으로 예지보전 솔루션이 각광받는 중이다. 이 배경에서도 여전히 전문가의 노하우와 수작업에 의존해 정비를 진행하는 현장이 많다. 이를 대체하기 위한 기술이 산업 AI 기반 설비진단 솔루션이다. 왜 예지보전 솔
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 폭발성 대기가 없는 지역에서의 APL 적용 예시와 폭발성 대기가 있는 지역의 네트워크 토폴로지에 대해서 알아본다. APL 토폴로지 계획 기본 사항 그림 1은 보조 장치와 케이블 커넥터가 있는 네트워크의 예를 보여준다. 이 예는 표 1에 정의된 요건을 충족하는 것을 알 수 있다. 계획 과정에서 모든 세그먼트가 표 1에 따라 보조장치의 최대 개수와 최대 삽입 개수를 준수하는지를 확인한다. 자세한 내용은 보조장치의 문서를 확인한다. 폭발성 대기가 없는 지역에서의 APL 적용 예시 이 장에서는 폭발적인 대기가 없는 지역의 APL 시스템 계획 과정을 안내하려고 한다. 폭발적인 대기가 있는 지역의 계획 네트워크에 관심이 있는 독자를 초대하여 섹션 바로 진행하고자 한다. 그림 2는
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 APL 네트워크의 계획 과정과 APL 토폴로지 계획 기본사항에 대해서 알아본다. APL 네트워크의 계획 과정 1. APL 시스템이 가능한 토폴로지 그림 1은 필드 장치와 필드 스위치의 위치를 보여준다. 첫째, 현장 장치의 위치가 기술 프로세스에 의해 정의된다는 것을 인식해야 한다. 따라서 APL 네트워크를 계획하는 담당자는 배관 및 계측(P&I) 계획에 정의된 필드 장치의 위치를 전제조건으로 고려해야 한다. 계획 단계에서는 다음 조건을 준수하여 필드 스위치를 필드 장치 가까이에 배치해야 한다. · 표 1에 나열된 케이블 범주 IV를 사용할 때 필드 장치와 필드 스위치 사이의 최대 거리는 200m이다. · 장치 수는 포트 예비를 포함하여 스위치의 포트 수(스퍼 포
산업용 이더넷 IP4.0과 IIoT EtherNet/IP™는 현재 검증된 이산형 프로세스 자동화 네트워크로 빠르게 진화하고 있으며, 객체 지향적이고, 멀티벤더들의 상호운용성을 보유한 기술이라고 했다. EtherNet/IP™는 표준 이더넷을 기반으로 한 리소스이다. 고도로 표준화되어 IT 친화적으로 진화 중인 프로토콜이다. 자동화는 물론 수정되지 않은 IEEE의 802.3 프로토콜을 쓴다고 했다. EtherNet/IP™는 최근 가장 까다롭다는 제어계측 응용 프로그램에서 탁월한 성능을 발휘하도록 재설계되었으며 프로세스계장까지도 가능한 프로토콜로 진화 중이다. TCP/IP 및 상용적 기성의 하드웨어를 활용하고 HTTP, FTP, SNMP 및 DHCP를 현재 진행 중인 OPC UA Companion 사양을 통해 MQTT를 플랫폼으로 하고, 공장현장에서 클라우드로 연결을 가능케 한 가장 진보된 프로토콜 중 하나가 되었다. 현재 EtherNet/IP™는 막중세로 전 세계에 현재 가장 많이 보급되고 있고, PROFINET과 공급량 측면에서는 거의 동일한 비율을 보이고 있다. IMT-2000 3GPP-OPC UA 동반규격 CIP 예정 CIP 디바이스와 OPC UA 디바이스
더 가볍고 더 정밀하게…공구 수명과 생산성을 향상시키는 ‘CoroMill® MF80’ ICCT(International Council of Clean Transportation)에 따르면 차량이 가벼울수록 CO2 배출량이 더 적다. 더 가벼운 부품을 생산해야 할 책임은 자동차 제조업체들에게 있다. 하지만 알루미늄 같은 가벼운 금속과 더불어 무거운 스테인리스강, 주철, 단조강도 여전히 인기 많은 소재이다. 무거운 부품을 가볍게 만든다는 것은 더 정밀한 공차와 더 복잡한 설계에 따라 가공한다는 것을 의미한다. 하지만 이를 위해서는 ‘경량화’가 필요하다. 이 글에서는 더 가볍고 더 정밀하게 절삭하는 CoroMill® MF80이 어떻게 더 경제적인 직각 밀링 및 평면 밀링 가공을 지원하는지 소개한다. ICCT는 Fact Sheet: Europe 보고서에서 “무게와 질량의 직접적인 상관관계 때문에 차량이 무거울수록 연료 소비와 CO2 배출량이 더 많다. 따라서 질량을 줄이는 것은 차량의 배출량을 줄이는 효과적인 방법이다”고 말한다.이를 달성하는 한 가지 방법은 향상된 연비와 핸들링을 위해 더 가벼운 자동차와 트럭을 제작하는 ‘경량화’이다. McKinsey &
오늘날 기업들은 수익성을 높여야 한다는 엄청난 압박을 받고 있으며, 생산성을 향상시키면서 비용을 절감하는 것이 그 무엇보다 중요해졌다. 맥킨지(McKinsey)가 최근에 진행한 연구 결과에 따르면, 생산성이 과거 수준으로 높아질 경우, 2030년에는 미국의 누적 GDP가 무려 10조 달러에 달할 수 있다고 한다. 로봇 프로세스 자동화(RPA) 2.0이 등장하면서, 기술이 이러한 목표 달성을 도울 수 있게 되었다. 인공지능(AI)과 머신러닝이 하나로 결합된, 이 지능적 솔루션은 더 복잡한 작업을 자동화하고, 효율성을 개선하면서 사업의 판도를 바꿔 놓고 있다. 그렇다면 RPA 2.0이란 정확히 무엇이며, 빠르게, 끊임없이 변화하고 있는 오늘날의 사업 환경에서 조직이 생산성과 복원력을 개선하는 데 어떠한 도움이 될까? RPA 2.0이란? 로봇 프로세스 자동화(RPA)는 사업 운영 방식에 큰 변화를 불러왔으며, 시간이 오래 걸리는 반복적인 작업을 자동화하여 운영을 간소화하고 비용을 절감시켜 준다. 그러나 A&D와 의료 같은 업계에서 엄격한 보안 요건의 충족과 효율성의 극대화가 중요해짐에 따라, 더 지능적이고신뢰할 수 있는 프로세스 자동화에 대한 필요성이 더욱
일본에서는 2022년 6월에 무인항공기(드론)에 관한 항공법(1952년 법률 제231호) 등의 일부를 개정하는 법률(2021년 법률 제65호)이 공포됐다. 항공법에서 무인항공기 기체의 안전성을 확인하는 ‘기체 인증·형식 인증’ 제도 및 드론을 조종하는 오퍼레이터의 국가 조종 라이선스 ‘무인항공기 조종자 기능 증명’ 제도 등이 창설되어 무인항공기가 유인 지대 상공에서 보조자 없이 육안 외 비행(제삼자 상공 비행, 이른바 ‘레벨 4 비행’)을 하는 것이 가능해졌다. 이 개정에 의해 형식 인증/기체 인증 제도는 2022년 12월부터 시작됐으며, 기타 관련된 제도나 문서의 발행이 국토교통성 등에 의해 정비됐다. 레벨 4 비행을 위한 제도에는 항공법이나 항공국의 통지 문서(서큘러)만으로는 기체 메이커 측의 증명 활동은 어렵고, 각종 보충 정보가 필요하다. 따라서 항공국 측과 기체 메이커 측 사이를 보완하는 가이드라인이나 절차서 등의 연구개발을 목표로 경제산업성과 국립연구개발법인 신에너지 산업기술 종합개발기구(NEDO)에서는 프로젝트를 실시해 왔다. 2017～2021년도까지 ‘로봇·드론이 활약하는 에너지 절약 사회 실현 프로젝트’(통칭 : DRESS 프로젝트)가 실시되
세상에는 여러 종류의 다양한 화학제품이 넘쳐나고 있으며, 일상생활에서부터 공업, 농업 등을 널리 지탱하고 있다. 이들 제품은 결코 시험관이나 플라스크에서 만들어지는 것은 아니다. 일정한 품질을 유지하면서 안정적이고 저렴한 비용으로 안전하게 대량 생산하기 위해 화학 플랜트에서 공업 생산되고 있다. 예를 들어, 1913년에 질소와 수소를 원료로 하는 하버-보슈법(Haber-Bosch Process)에 의해 암모니아의 공업 생산이 시작됐다. 화학 플랜트에서 만들어지는 암모니아에 의해 대기 중의 질소가 대량으로 고정화되어 비료가 되는데, 이 생산량은 자연계의 질소 고정량을 웃돈다. 즉, 암모니아의 공업 생산이 없다면 현재와 같은 지구 생태계를 유지하는 것은 도저히 불가능한 상태일 것이다. 이와 같이 화학 플랜트에서 생산되는 화학제품은 비료나 자동차, 가전제품, 의류, 의료품 등에 이용되고 있으며, 우리 생활에 없어서는 안 되는 현재 세계를 지탱하는 중요한 기반이 되고 있다. 화학 플랜트를 적절하게 운전하기 위해서는 플랜트 곳곳에서 유량이나 온도, 압력, 성분 조성 등을 계측하고 감시, 제어하는 것이 필수적이다. 예를 들어 반응기 내에서 적절한 반응이 이루어지게 하기
이더넷-APL은 PROCESS계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 APL 네트워크의 계획 과정을 소개한다. APL 네트워크의 계획 과정 이 섹션에서는 이더넷 APL 시스템의 계획 과정을 안내한다. 이 장의 대상은 APL 네트워크의 계획 과정에 참여하는 개인이 중요하다. 그림 1은 이 절에서 설명한 APL 계획 프로세스와 주요 계획 단계에 대한 개요이다. 1. 장치의 선택 이 문서는 그림 2에 표시된 APL 샘플 애플리케이션을 사용한다. 응용 프로그램은 서로 다른 위치에 있으며 거리가 더 긴 두 개의 발전소 영역으로 구성되어 있다고 가정해 본다. 각 발전소 영역에서 파이프 내 가스 흐름이 제어되어야 한다. 위치측정기와 유량계가 있는 제어밸브를 사용하여 배관 내 압력을 측정해야 한다. 또한 두 발전소 영역의 장치는 제어 및 측정 작업을 수
모션 캡처는 실제 인물이나 물체의 움직임을 디지털적으로 기록하는 기술이다. 기록된 정보는 스포츠 성능 평가, 엔터테인먼트용 기기로서 캐릭터의 인간다운 움직임 재현 또는 바이오메카닉스 연구 용도 등의 생물 움직임 계측 등에 이용된다. 최근의 동향에서는 VR/AR 등의 고정도 트래킹 시스템으로서 주로 로케이션 VR 시설을 중심으로 용도를 확대하고 있다. 모션 캡처 기술에는 광학식, 관성 센서식, 자기식, 기계식 등이 있으며, 각각 특징이 있는데 이 글에서는 방식 중에서 가장 고정도이고 응용성이 높은 광학식 모션 캡처 기술을 바탕으로 한 응용 기술에 대해 다루기로 한다. 광학식 모션 캡처는 마커라고 불리는 반사체를 인체나 대상 물체 등의 대상에 부착하고, 그 마커를 그림 1로 대표되는 여러 대의 카메라로 삼각 측량을 해서 위치 측위를 하는 원리이다. 카메라에서 조사되는 적외선 스트로보를 마커가 반사하고, 반사된 적외광을 카메라로 촬상해 화상 처리 및 3차원화 계산 알고리즘에 의해 마커의 위치 좌표를 실시간으로 기록하는 기술이다. 필자 등은 오랫동안 그 계측 원리를 바탕으로 보다 고정도의 3차원 트래킹 시스템으로서 이용할 수 있도록 시스템을 개선해 왔다. 그 결과
재해 대응 로봇·드론의 실용화에는 현장의 요청에 대응하는 기술 개발이 필수인데, 그 기술 개발을 추진하는 환경의 정비도 중요하다. 이 글에서는 미국을 중심으로 추진되고 있는 표준 성능 시험법(Standard Test Method for performance, STM)이라고 하는 기법을 축으로, 재해 대응 로봇·드론의 실용화 과제를 검토한다. 또한 이 글의 내용은 필자와 하가(芳賀)씨가 공동 집필한 문헌 ‘표준 성능 평가와 로봇·드론 이노베이션 추진’을 바탕으로 가필 수정한 것이다. 미국의 재해 대응 로봇·드론 STM 1. STM 개발 배경 미국에서는 2001년 9.11 동시 다발 테러를 계기로 재해 대응 로봇의 사회 실장 대응이 활발해졌다. 2002년에 당시 부시 대통령은 ‘전미의 모든 재해 대응 요원은 비상사태 대응과 구명을 위해 필요한 설비를 갖춰야 한다’며 재해 대응 요원에 대한 충분한 지원을 표명했으며, 이듬해인 2003년에 미국 하원에서는 ‘미국 하원의원은 탐사 구조 로봇 인증에 관한 백악관 성명을 지지하고 탐사 구조 로봇 인증의 표준화 규격과 평가 기준을 개발하기를 기대한다’며 관련 사업에 3900만 달러의 지출을 승인했다. 이러한 흐름 속에서 재
4차 산업혁명과 스마트 팩토리 최근 몇 년간 4차 산업혁명이 화두가 되고 있다. 18세기에 일어난 1차 산업혁명은 기계에 의한 동력의 혁명, 19세기 말 ~ 20세기 초에 일어난 2차 산업혁명은 전기에 의한 자동화의 혁명, 20세기 후반에 일어난 3차 산업혁명은 컴퓨터에 의한 디지털 혁명이었다. 앞서 1, 2, 3차 산업혁명은 시간이 지난 이후에 산업혁명이라는 이름을 얻게 되었다. 이와는 다르게 4차 산업혁명은 현재 진행 중인 상태에 있으면서도 산업혁명이라는 이름을 얻은 초유의 산업혁명이라 할 수 있다. 4차 산업혁명은 정보통신기술(Information Communication Technology, ICT)에 의한 초연결(Hyper Connectivity) 혁명이라고 일컬어지고 있다. 이러한 4차 산업혁명이 주목을 받기 시작한 계기는 2011년에 독일이 주도한 Industrie 4.0 정책이라고 할 수 있다. 이는 독일의 앞선 제조업 기술과 새로운 IT 기술을 결합하여 제조업의 발전을 도모하자는 것이었다. 4차 산업혁명은 ①사물인터넷(Internet of Things, IoT), ②빅데이터(Big Data), ③인공지능(Artificial Intelligen
냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX.XC 시리즈’ 반도체 생산에서 초정밀 이미지를 획득하기 위해 증가하는 온도의 환경에서 카메라 냉각은 반드시 필요로 한다. 이에 따라 바우머는 스마트하고 공간 효율적인 솔루션을 제공한다. 바로 냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX-XC 시리즈’이다. 이 제품은 콤팩트한 디자인은 물론 온도를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 유리를 용해하고 실리콘 웨이퍼 제작에 공통점이 있을까? 적어도 두 애플리캐이션에 산업용 카메라를 사용하기 위해서는 작업에서 카메라 냉각이 반드시 이뤄져야 한다는 것이다. 용해로에 가까이 카메라가 있을 때, 온도에 민감한 부품들은 반드시 열로부터 보호되어야 한다. 반면에 웨이퍼 본딩에서 열 안정성은 고정밀 이미지를 획득하기 위한 전제조건이다. 일반적으로 고온의 환경에서, 카메라의 하우징은 카메라 온도를 일정하게 유지시켜주기 위해 외부 냉각 구성요소로 둘러싸여 있다. 이런 과정은 시간이 많이 소모되며, 카메라에 치수가 추가되는 상황도 발생한다. 이런 단점을 해결하기 위해 바우머는 냉각 기능을 탑재한 카메라로 CX 시리즈를 확장했다. CX.XC 카메라의 특허 받은 냉각 파이프는 카메라 하우징 내부
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