1. 산업용 로봇의 기원 산업용 로봇의 발명은 1954년 조지 드볼(George Devol)이 프로그래밍 가능한 부품 변환에 대한 특허를 출원하면서 시작되었습니다. 조셉 엥겔버거(Joseph Engelberger)와 협력하여 세계 최초의 로봇 회사 유니메이션(Unimation)을 설립했고, 최초의 로봇은 1961년 제너럴 모터스(General Motors) 생산 라인에서 주로 다이캐스팅 기계에서 부품을 꺼내는 용도로 사용되었습니다. 대부분의 유압식 범용 매니퓰레이터(Unimates)는 이후 몇 년 동안 판매되었으며, 차체 부품 조작 및 점용접에 사용되었습니다. 두 가지 적용 모두 성공적이었으며, 이는 로봇이 안정적으로 작동하고 표준화된 품질을 보장할 수 있음을 보여주었습니다. 곧이어 많은 다른 회사들이 산업용 로봇을 개발하고 제조하기 시작했습니다. 혁신을 주도하는 산업이 탄생했습니다. 하지만 이 산업이 진정한 수익을 창출하기까지는 오랜 시간이 걸렸습니다.
2. 스탠퍼드 암: 로봇 공학의 주요 혁신 획기적인 "스탠퍼드 암"은 1969년 빅터 샤인먼(Victor Scheinman)이 연구 프로젝트의 프로토타입으로 설계했습니다. 그는 기계공학과 공대생이었으며 스탠퍼드 인공지능 연구실에서 근무했습니다. "스탠퍼드 암"은 6자유도를 가지며, 완전 전기 구동 방식의 매니퓰레이터는 PDP-6라는 표준 컴퓨터인 디지털 장치로 제어됩니다. 이 비인격적인 기구학적 구조는 프리즘과 5개의 회전 관절을 갖추고 있어 로봇의 기구학적 방정식을 쉽게 풀 수 있게 하여 컴퓨팅 성능을 가속화합니다. 구동 모듈은 DC 모터, 하모닉 드라이브, 스퍼 기어 감속기, 전위차계, 위치 및 속도 피드백을 위한 타코미터로 구성됩니다. 이후 로봇 설계는 샤인먼의 아이디어에 깊은 영향을 받았습니다.
3. 완전 전기 산업용 로봇의 탄생 1973년, ASEA(현 ABB)는 세계 최초의 마이크로컴퓨터 제어 완전 전기 산업용 로봇 IRB-6를 출시했습니다. 이 로봇은 아크 용접 및 가공에 필수적인 연속 경로 이동을 수행할 수 있습니다. 이 설계는 매우 견고하며 최대 20년의 수명을 가진 것으로 알려져 있습니다. 1970년대에는 로봇이 자동차 산업, 특히 용접 및 하역 작업에 빠르게 보급되었습니다.
4. SCARA 로봇의 혁신적인 설계 1978년, 일본 야마나시 대학교의 마키노 히로시는 선택적 컴플라이언트 조립 로봇(SCARA)을 개발했습니다. 이 획기적인 4축 저비용 설계는 빠르고 유연한 팔 움직임을 가능하게 하는 기구학적 구조 덕분에 소형 부품 조립의 요구에 완벽하게 부합했습니다. 제품 설계 호환성이 뛰어난 SCARA 로봇 기반의 유연한 조립 시스템은 전 세계적으로 대량 생산되는 전자 및 소비재 제품의 개발을 크게 촉진했습니다.
5. 경량 및 병렬 로봇 개발 로봇 속도와 질량에 대한 요구 사항은 새로운 운동학 및 전달 설계로 이어졌습니다. 초창기부터 로봇 구조의 질량과 관성을 줄이는 것이 주요 연구 목표였습니다. 사람 손과 1:1의 무게 비율이 궁극적인 벤치마크로 여겨졌습니다. 2006년, 이 목표는 KUKA의 경량 로봇에 의해 달성되었습니다. 이는 고급 힘 제어 기능을 갖춘 소형 7자유도 로봇 암입니다. 경량 및 강성 구조라는 목표를 달성하는 또 다른 방법은 1980년대부터 탐구되고 추구되어 왔는데, 바로 병렬 공작 기계의 개발입니다. 이러한 기계는 3~6개의 병렬 브래킷을 통해 엔드 이펙터를 기계 베이스 모듈에 연결합니다. 이러한 소위 병렬 로봇은 고속(예: 파지), 고정밀(예: 가공) 또는 고하중 처리에 매우 적합합니다. 그러나 작업 공간은 유사한 직렬 또는 개방 루프 로봇보다 작습니다.
6. 직교 로봇과 양손 로봇 현재 직교 로봇은 넓은 작업 환경이 필요한 분야에 여전히 적합합니다. 3차원 직교 변환 축을 사용하는 전통적인 설계 외에도, 구델(Gudel)은 1998년에 노치 배럴 프레임 구조를 제안했습니다. 이 개념은 하나 이상의 로봇 팔이 폐쇄형 이송 시스템 내에서 추적 및 순환할 수 있도록 합니다. 이를 통해 로봇의 작업 공간을 고속 및 정밀하게 개선할 수 있습니다. 이는 특히 물류 및 기계 제조 분야에서 유용할 수 있습니다. 양손의 섬세한 동작은 복잡한 조립 작업, 동시 작업 처리 및 대형 물체 적재에 매우 중요합니다. 최초의 상용 동기식 양손 로봇은 2005년 모토맨(Motoman)에서 출시되었습니다. 인간 팔의 도달 범위와 민첩성을 모방한 양손 로봇으로, 이전에 작업자가 작업했던 공간에 배치할 수 있습니다. 따라서 자본 비용을 절감할 수 있습니다. 이 로봇은 각 손에 6축, 기본 회전을 위한 단일 축을 포함하여 총 13개의 동작 축을 갖추고 있습니다.
7. 모바일 로봇(AGV)과 유연 제조 시스템 동시에 산업용 로봇 자동 유도 차량(AGV)이 등장했습니다. 이러한 모바일 로봇은 작업 공간을 이동하거나 지점 간 장비 적재에 사용될 수 있습니다. 자동화된 유연 제조 시스템(FMS) 개념에서 AGV는 경로 유연성의 중요한 부분이 되었습니다. 원래 AGV는 모션 내비게이션을 위해 내장된 와이어나 자석과 같은 미리 준비된 플랫폼에 의존했습니다. 한편, 자유 내비게이션 AGV는 대규모 제조 및 물류에 사용됩니다. 일반적으로 AGV의 내비게이션은 레이저 스캐너를 기반으로 하며, 이는 자율적인 위치 결정 및 장애물 회피를 위해 현재 실제 환경에 대한 정확한 2D 지도를 제공합니다. 처음부터 AGV와 로봇 팔의 조합은 공작기계의 자동 적재 및 하역을 가능하게 하는 것으로 여겨졌습니다. 그러나 실제로 이러한 로봇 팔은 반도체 산업의 장치 적재 및 하역과 같은 특정 상황에서만 경제적, 비용적 이점을 제공합니다.
8. 산업용 로봇의 7대 개발 동향 2007년 현재 산업용 로봇의 발전은 다음과 같은 주요 동향으로 특징지어질 수 있다.1. 비용 절감 및 성능 향상 – 로봇의 평균 단가는 1990년 동급 로봇의 1/3로 떨어졌는데, 이는 자동화가 점점 더 저렴해지고 있음을 의미한다.- 동시에 로봇의 성능 매개변수(속도, 하중 용량, MTBF(평균 고장 간격) 등)가 크게 개선되었다.2. PC 기술과 IT 구성 요소의 통합 – IT 산업이 가져온 개인용 컴퓨터(PC) 기술, 소비자용 소프트웨어 및 기성품 구성 요소는 로봇의 비용 효율성을 효과적으로 개선했다.- 현재 대부분의 제조업체는 PC 기반 프로세서는 물론 프로그래밍, 통신 및 시뮬레이션을 컨트롤러에 통합하고, 고수율 IT 시장을 활용하여 이를 유지하고 있다.3. 다중 로봇 협업 제어 – 컨트롤러를 통해 여러 로봇을 실시간으로 프로그래밍하고 조정하고 동기화할 수 있어 로봇이 단일 작업 공간에서 정밀하게 함께 작업할 수 있다. 4. 비전 시스템의 광범위한 사용 – 물체 인식, 위치 지정 및 품질 관리를 위한 비전 시스템이 로봇 컨트롤러의 일부로 점점 더 많이 활용되고 있습니다.5. 네트워킹 및 원격 제어 – 로봇은 필드버스 또는 이더넷을 통해 네트워크에 연결되어 제어, 구성 및 유지 관리가 더욱 원활해집니다.6. 새로운 비즈니스 모델 – 새로운 금융 플랜을 통해 최종 사용자는 로봇을 임대하거나 전문 회사 또는 로봇 공급업체에 로봇 유닛을 운영하도록 할 수 있으며, 이를 통해 투자 위험을 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.7. 교육 및 훈련의 대중화 – 교육 및 훈련은 더 많은 최종 사용자가 로봇 기술을 인식하도록 하는 중요한 서비스가 되었습니다. – 전문 멀티미디어 자료 및 교육 과정은 엔지니어와 근로자가 로봇 유닛을 효율적으로 계획, 프로그래밍, 운영 및 유지 관리할 수 있도록 교육하기 위해 설계되었습니다.
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게시 시간: 2025년 4월 15일
