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기업지원성과 사례
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 탄소나노튜브와 고분자를 결합한 고감도 저비용 압력 센서 개발 |
占쏙옙占쏙옙占� 실시간으로 모션과 영상을 동기화한 VR 시뮬레이터 기술 구현 |
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 컴퓨터 시뮬레이션 공정모델로 에너지공정 최적화 실현 |
기술지원기업: 솔웍스
연구책임자: 융합생산기술연구소 로봇그룹 남경태 수석연구원
로봇의 팔이 자연스럽게 움직이기 위해서는 사람이 팔로 어떤 물건을 집을 때 어깨, 팔꿈치, 손목을 동시에 사용하는 것처럼 로봇 관절에 있는 ‘축’이 동시에 움직여야 한다. 이를 위해 필요한 것이 모션 제어기술이다. 융합생산기술연구소 로봇그룹에서는 표준화된 통신 방식 중 하나인 이더캣을 기반으로 한 다축 모션 제어기술 연구를 진행하고 있다.
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자연스러운 로봇의 움직임을 위한
이더캣 기반 다축 모션 제어기술
기존의 모션 제어기술은 아날로그 방식이나 펄스 방식이 주로 쓰였다. 이들 방식은 모터 하나에 각각 다른 모션 제어기를 사용해야 한다. 그러므로 로봇이 움직이기 위해서는 여러 개의 모션 제어기가 필요해 비용 부담이 커질 수밖에 없다. 또한 모터와 모션 제어기를 잇는 선이 각각 필요하므로 배선이 길고 복잡해진다. 배선이 복잡해지면 유지보수 비용이 증가하는 것은 물론 통신상의 노이즈 현상이 발생할 수 있다. 이런 단점들을 극복하기 위해 개발된 것이 다축 모션 제어기술이다.
융합생산기술연구소 로봇그룹 남경태 수석연구원 팀은 2016년부터 이더캣 기반 다축 모션 제어기술을 연구해 왔다. 이더캣(EtherCAT)은 산업용 컴퓨터 네트워크 프로토콜의 하나로, 손쉬운 정보 공유와 확장성을 제공한다. 남경태 수석연구원 팀은 이더캣을 기반으로 다축 모션 제어기술을 개발, 솔웍스에 기술지원했다.
다축 모션 제어기술을 적용한 VR 시뮬레이터
평창 동계올림픽을 맞아 2017년 말에 문을 연 평창 ICT체험관에서는 아바타 코스터(Avatar Coaster)라는 VR 시뮬레이터가 인기를 끌었다. 자동화 솔루션 기업 솔웍스는 아바타 코스터의 장치 간 실시간 연동 부분을 담당했다. 솔웍스 신지수 대표는 다축 모션 제어기술에 영상을 동기화하는 알고리즘을 적용해 이제까지와는 다른 방식의 소프트웨어를 제공했다.
▲ 관람객들이 평창 ICT체험관에 설치된 아바타 코스터를 체험하고 있다. (사진 제공 ㈜상화. 본 개발은 "2017 디지털 콘텐츠 동반성장 지원 사업 중 대중소기업 협업 모델을 통한 선구적 VR 솔루션 개발" 사업의 주체인 ㈜상화(공동주관기관)의 주관으로 아바타 코스터의 장치 간 실시간 연동 부분을 지원했음.)
“기존 VR 어트랙션은 각 위치정보 값을 일일이 조정해 영상과 VR 시뮬레이터의 움직임을 동기화하는 방식이었습니다. 이 방식은 동기화 시간이 오래 걸리고, 모션과 영상이 자연스럽지 않아 사용자가 불편함을 느낄 수 있습니다. 다축 모션 제어기술을 활용해 실시간으로 위치, 속도, 가속도 정보를 피드백 받는다면 더욱 실감나게 VR 시뮬레이터를 작동시킬 수 있겠다는 생각이 들었습니다.”
아바타 코스터는 센서를 부착한 아바타가 미니어처 롤러코스터 트랙을 달리면서 시야에 보이는 동적 데이터를 VR 시뮬레이터에 탄 체험자에게 그대로 전달한다. 아바타가 달리는 트랙을 체험자가 실시간으로 느낄 수 있도록 모션과 영상을 동기화시켰다는 것이 특징이다.
다양한 공장자동화 시스템에 적용 가능
다축 모션 제어기술은 공장자동화 분야에서도 폭넓게 활용된다. 현재 솔웍스가 공급한 솔루션이 동박 필름 등을 생산하는 롤투롤(Roll to Roll) 제박기에 적용되고 있다. 롤투롤 제박기는 한쪽에서 필름을 풀고 동박을 씌우는 공정을 거쳐 다른 한쪽에서는 제품을 감는 작업이 이루어진다. 각 모터의 속도가 맞지 않으면 필름이 절단되거나 문제가 생길 수 있다. 다축 모션 제어기술을 활용하면 하나의 제어기로 여러 개의 모터를 동기화해 속도 및 토크의 제어가 가능하다.
▲ 병렬로봇의 작동상태를 점검하는 남경태 수석연구원(우)과 이광희 연구원(좌). 병렬로봇은 제빵, 제과, 음료 등 고속으로 포장이 필요한 식음료 제조 공정에 많이 사용된다. ⓒ한국생산기술연구원
“현재 식음료 포장 로봇 자동화 시스템 개발 과제가 실증 단계에 있습니다. 조만간 컨베이어 벨트를 이동하는 제품을 박스에 포장하는 자동화 시스템이 상용화될 것으로 생각됩니다. 이처럼 다축 모션 제어기술을 적용하면 생산 현장에 다양한 형태의 자동화 시스템을 구축할 수 있습니다.”
남경태 수석연구원은 생산 설비를 제어, 측정, 진단하는 기능에 로봇의 모션 제어까지 추가되면 올인원(All-in-One) 현장 관리가 가능해질 것이라고 밝혔다. 스마트 팩토리에 대한 수요가 증가하는 만큼, 다축 모션 제어기술의 적용 범위는 더욱 넓어질 것으로 보인다.