산업용 로봇의 구성

'로봇'이라 하면, 실제 동작하는 기구부를 떠올릴 것입니다. 하지만 데스크탑 PC에서 모니터와 본체가 나뉘어지듯이, 일반적인 산업용 로봇은 로봇암 기구부와 제어기로 나뉘어 집니다. 이번 포스팅에서는 하드웨어 및 소프트웨어 관점에서 산업용 로봇이 어떻게 구성되어 있는지 살펴보도록 하겠습니다.

하드웨어 (hardware)

처음에 언급한 바와 같이 산업용 로봇은 로봇암 기구부와 제어기로 분류할 수 있습니다. 

Robotic arm and controller (출처: UR5 with control box, Universal Robots)

로봇암은 링크와 구동부인 조인트로 구성됩니다.^[각주:1] 우리 몸으로 치면 몸통부분이라 할 수 있는데, 링크는 팔이고, 조인트는 이름 그대로 팔꿈치나 어깨, 손목과 같은 관절에 해당된다고 볼 수 있습니다.

제어기는 사람으로 따지면, 머리에 해당된다고 할 수 있습니다. 우선, 메인 파트에서는 로봇의 동작을 제어하는 계산 및 명령을 담당합니다. 또한, 사람이 로봇 동작을 프로그래밍하기 위한 티치펜던트(teach pendant)라는 장치가 있습니다.^[각주:2] 과거에는 화면이 작고 버튼이 많았으나, 최근 출시되는 제품들은 아이패트처럼 터치스크린을 적용한 제품이 많습니다.^[각주:3]

이 외에, 제어기에서 안전 관련 시스템(safety-related part of control system)이 별도로 주어지는 경우가 있습니다. 이러한 안전제어시스템의 경우, 검증된 부품 및 원리를 적용하여 설계함으로써, 높은 신뢰성을 갖습니다. 안전에 대한 중요성이 강조되면서, 이러한 안전제어시스템은 더이상 선택이 아닌 필수가 되는 것이 추세입니다.

소프트웨어 (software)

사람은 티치펜던트를 통해 로봇 동작을 프로그래밍하고, 이 데이터가 메인 제어기에 전달되어야 합니다. 여기서, 사용자 인터페이스(user interface) 소프트웨어가 필요합니다.

메인 제어기에서는 로봇동작을 위한 파라미터를 전달받아 기구학, 동역학을 계산하고, 로봇 모션 명령을 생성합니다.

로봇 모션 명령은 로봇암의 각 조인트로 전달되고, 모터를 제어합니다. 모터 제어를 위해 low level control 소프트웨어가 별도로 설계 되어야 합니다.

제어기의 모든 기능은 CPU에 의해 실시간으로 연산되어야 하며, 로봇 동작에 특화된 임베디드 시스템 소프트웨어가 필요합니다.

이렇듯, 로봇은 하드웨어 및 소프트웨어 모두 복잡하게 구성되어 있습니다. 이러한 이유로, 로봇을 만들기 위해서는 상당한 규모의 수준 높은 인력이 필요합니다. 뿐만 아니라, 각 파트 별 입장이 다르기 때문에 조율(coordination) 또한 매우 중요합니다.

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잘못된 내용이나 질문 있는 분들은 편하게 댓글 달아 주세요. 감사합니다.

1. 조인트에 대한 자세한 내용은 별도로 다룰 예정입니다. (참조 - http://cobots.tistory.com/10) [본문으로]
2. 일반적으로 유럽제품들이 티치펜던트 크기가 크고 무겁습니다. 대신 화면이 크고 기능이 다양하겠죠. 아시아에서는 화면이 작더라도 가벼운 제품을 선호하는 경향이 있는 것 같습니다. [본문으로]
3. 로봇 기능이 크게 변경될 경우, 버튼 방식은 소프트웨어 및 하드웨어 모두 변경해야 하는 반면, 터치스크린은 소프트웨어만 변경하면 됩니다. 즉, 터치스크린이 기능 변경 측면에서 flexible 합니다. [본문으로]