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[스마트 '로보월드 2017']⑧연구기관/대학

기사승인 2017.09.11  13:29:29

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- 생기원ㆍ로봇융합연구원ㆍ고려대 등 참여

'로보월드 2017'에는 국내 정부 출연연구기관들과 대학들이 참여해 첨단 기술의 향연을 펼친다. 한국생산기술연구원,한국로봇융합연구원 등 전문 기관과 고려대,광운대 등이 그동안 개발한 로봇 기술을 선보일 예정이다. 어떤 제품들이 있는지 살펴본다.

[연구기관]

▲ 한국로봇융합연구원

   
▲AUV형 수중탐사 로봇
한국로봇융합연구원은 국내 유일 로봇전문연구기관(산업통상자원부 산하 전문생산기술연구소)으로 수중, 작업지원, 의료, 문화 로봇 등 40여종 이상의 로봇 플랫폼과 기술을 개발했다. 연구소 기업 창업(2개사) 등 현장 밀착형 실용화 중심의 로봇기업 지원 역할을 수행하고 있으며 수중(해양), 의료, 문화, 철강, 국방, 안전 등 전문서비스 로봇 분야에 세계적인 수준의 원천 기술 및 현장 중심 상용화 기술력을 확보해 나가고 있다.

한국로봇융합연구원은 이번 전시회에 선박 파공봉쇄 로봇,가스배관 검사 로봇,산불감시 로봇 등을 선보인다. 선박 파공봉쇄 로봇은 파공(破孔)이 발생한 사고선박에 헬기로 이송되어 신속하게 파공봉쇄 작업을 수행하여 오염물질 유출로 인한 해양오염을 최소화 시킬 수 있는 파공 선박사고 초기 대응용 로봇이다.

자율무인잠수정(AUV)형 수중로봇은 다양한 수중처리 작업 및 수중오염, 생태 모니터링, 연근해 수중탐사를 목적으로 수중 인공 구조물의 국소지역 정밀 탐사가 가능한 자율 유영 수중탐사 로봇이다. 이 밖에도 △가스배관 검사 로봇(가스 배관내부를 이동하며 배관 비파괴 검사를 수행하는 자가 추진 배관 검사 로봇) △냉동 무인반송차(AGV:–20℃ 환경에서 자동으로 화물을 적재 후 지정된 장소까지 무인 주행하여 자동으로 화물을 이송/적재하는 무인 포크리프트(Forklift) 로봇 △돈사관리 로봇(자동 청소, 소독제 살포를 통한 돼지의 만성 호흡기 질환 및 돈사 악취 감소를 위한 축사 관리용 모바일 로봇 시스템) △견마 로봇(고속주행 알고리즘 개발, 동적 보행 및 고속 주행의 안정성 평가를 위한 4족 보행 로봇) △산불감시 로봇(산림지역의 산불을 능동적으로 감시/파악하기 위한 비행 로봇) 등을 선보인다.

로봇융합연구원은 에프알티, 두원테크, 오토로보틱스, 에나로봇 등 로봇 스타트업과 공동으로 근력보조를 위한 웨어러블 슈트, 균형 및 인지 재활을 위한 스마트테이블, 6kg급 제조용 다관절 로봇, 실내용 환자이송용 로봇도 선보인다.

▲한국생산기술연구원

   
▲소셜 로봇 플랫폼 안드로이드 '에버4(EveR-4)'
한국생산기술연구원에서는 제조 산업의 기반이 개방형 SW 로봇제어 플랫폼 기술, 산업용 고성능 모터 드라이브/모션 제어기 기술, 스마트 공장에서 사람과 함께 작업하기 위한 조립 로봇을 시연한다.

비정형 환경에서의 이동 및 고난도 작업을 위한 유압 로봇 솔루션 기술, 제조/특수 현장 위험 정밀작업을 위한 원격제어 원천 기술, 영상 및 딥러닝 기반 실시간 물체인식 기술, 듀얼 헥사포드 병렬로봇을 이용한 다축 F/T 센서교정 장치와 인간-로봇간의 감성 교감 연구를 위한 소셜 로봇 플랫폼인 안드로이드 에버4(EveR-4)도 소개할 예정이다.

생기원이 개발한 ARIA(Advanced Robot Control for Industrial Automation) 로봇 모션 제어기는 IEC61131-3을 지원하는 실시간 런타임 엔진에서 PLC open표준 모션과 로봇 모션을 구성하여, 다양한 H/W 플랫폼에 적용할 수 있는 PLC와 로봇제어기를 통합한 소프트웨어 로봇 제어기 플랫폼이다. 이 제어기를 이용하여 기술적으로 다양한 하드웨어 플랫폼에 이식 가능하고 넓은 범위의 로봇 및 모션제어 응용에 적용 가능한 국제 표준 S/W 로봇 제어기로 개방형 로봇 제어기의 핵심기술 확보가 가능하다.

힘/토크 센서 제조 및 유지관리에 필수장비인 센서 교정시스템을 여러 방향의 힘과 모멘트를 동시에 부가하는데 용이하고 3차원 공간에서 정밀한 제어가 가능한 헥사포드 방식의 병렬 로봇을 이용해 개발하고 있다. 기존 방식은 힘/토크센서 교정 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이 기술 개발로 측정 정밀/정확도가 높은 센서 교정장치를 이용해 센서 교정/생산 시간을 줄일수 있다. 힘/토크 센서 생산 유지 효율성이 증대될 수 있다.

▲ 전자부품연구원

   
▲공장 물류용 빈피킹(bin-picking) 로봇
전자부품연구원은 이번 전시회에 인공지능 기반 로봇 매니퓰레이터 기술을 선보인다. 이 기술은 국내 최초 딥러닝 학습을 통해 구현한 일반 물류 및 공장 물류용 빈피킹(bin-picking) 기술이다. 기존의 확률론적 모델기반의 접근 방법이 아닌 학습을 통한 딥러닝 방식의 인식 알고리즘과 파지 전략 구성 방식을 통해 물류환경에서 다양한 물체가 혼재된 상황 또는 가려짐 및 조명 변화 등 기존 머신비젼 한계를 극복하고 현장에서 실사용이 가능한 기술을 개발했다.

자동 실증데이터 수집 시스템 구성’을 통한 자동 학습 데이터 취득 장치와 시뮬레이터를 통한 데이터 취득을 통해 양질의 대량 학습데이터를 구축하고 이를 통한 대량 딥러닝 학습 데이터로 인식 성공률 95%, 피킹 성공률 90%(1차 실패후 재파지 성공률 98%)를 달성했다.

글로벌 물류시장은 2020년 연평균 7% 증가한 8조1천억 달러로 전망되고 있으며, 특히 아시아 시장은 연평균 8.7% 증가한 2조 8천억 달러로 세계시장의 35% 규모로 지속적인 성장 가능성이 높다. 품종이 작거나 물동량이 대규모인 물류창고에서는 지능형 소터, 이동랙 설비 등을 통하여 물류 효율을 꾀하고 있으나, 국내 물류 창고의 90%선에 달하는 다품종,소/중량 창고에서는 비용 등 문제로 수십억~수백억원 대의 지능형 소터, 이동랙 설비를 구축하기가 어렵다.

이번에 개발된 빈피킹 기술은 가격대비 성능을 만족하는 솔루션이 될수 있으며 가중되는 인력난을 극복하는 해결책이 될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 물류 이송 및 가사지원 서비스 로봇에 적용될 수 있는 핵심기술이어서 최근 기술적 발전을 보인 인공지능 기술을 융합, 근시일 내에 상용화 가능성이 높다.

▲KIST

   
▲KIST가 개발하고 있는 치매 케어 로봇
KIST는 톰슨 로이터에서 선정한 세계에서 가장 혁신적인 공공 연구기관으로 세계 6위에 2016, 2017, 2년 연속 선정되었다. KIST내 로봇·미디어연구소(RMI)는 해당분야 국내 최대 연구소로, 약 200명의 연구인력이 2개의 연구단 (로봇연구단, 영상미디어연구단)과 2개의 사업단 (기업지원을 목적으로 하는 로봇기술플랫폼 사업단, 국책 달탐사 사업 지원을 목적으로 하는 달 탐사 연구사업 추진단)으로 구성되어 있다.

휴머노이드 로봇부터 미세 수술 로봇, 달탐사 로버, 무안경식 3D 디스플레이, 증강현실, 공존현실, 인공지능, 지능제어, 스마트 센서, 차세대 미디어 등 미래 핵심 로봇, 미디어, IoT 분야의 융합 원천기술 개발과 함께 4차 산업혁명 관련 핵심 연구기관으로 역할을 하고 있다.

KIST/RMI는 이번 2017 로보월드에 치매 케어 로봇과 다중센서 융합 기반 휴먼인식 매니플래이션, 모듈라 매니풀레이터를 전시한다. KIST에서 개발하고 있는 치매 케어 로봇은 경도 치매환자의 일상생활을 도와줄 수 있는 사회성 기반 도우미 로봇으로, 이상상황 대응, 음식, 약 복용 등 개인일정 알람, 개인 맞춤형 대화 지원, 칭찬/용기 복돋아 주기, Video call, 개인의 인지기억 훈련 등의 서비스가 가능하도록 로봇 지능 기반으로 개발되고 있다.

다중센서 융합기반 휴먼인식 시스템은 키넥트(Kinect) 센서 PIZ(팬틸트줌) 카메라, 마이크로폰, 로봇센서 등의 다중센서를 융합을 통해 센서 네트워크를 구축하고, 위치정보, 신원정보, 행동 및 음원 정보를 파악하여 돌발상황에 대한 신속한 알람 및 원격 서비스가 가능한 시스템이다. 이 시스템을 활용해 교실환경에서의 안전사고 예방, 학습도우미 등 교사보조 로봇, 노인 케어를 위한 행동보조, 학교 및 주변 골목길에서의 폭력 및 왕따 행동 검출 및 방지, 얼굴인식/성별 및 연령대 맞춤 광고 등의 서비스 제공이 가능할 것으로 보고 있다. KIST 부스에서는 이 시스템 의 이용 예시를 시연을 볼 수 있다.

모듈라 매니퓰레이션 시스템 ‘모드맨(ModMan)’은 비전문가도 쉽고 간편하게 결합 및 재구성이 가능한 커넥션 메커니즘이 구현된 시스템으로 모듈라 조인트, 그리퍼, 3D 비젼센서 및 제어 SW 모듈을 사용자의 목표 작업에 따라 최적 조합으로 수동 재구성이 가능하며, 재구성과 관련 된 인식 및 제어 기능이 자동으로 구축된다.

▲한국기계연구원

   
▲양팔로봇 '히어로(HERO)' 
한국기계연구원이 개발한 양팔로봇 아미로(AMIRO)는 사람보다 조금 큰 덩치의 산업용 양팔로봇으로 휴대폰이나 자동차 오디오 등 IT 제품 및 소형 전자제품의 셀 생산 공정에 투입되어 양팔로 작업할 수 있다. 아미로는 양팔에 각각 7자유도, 허리에 2자유도를 가지고 있어서 사람과 유사한 정교한 동작이 가능하다. 기존 산업용 로봇과 달리 사람처럼 양팔을 이용하는 작업을 할수 있고 단순 반복 작업을 넘어 제품 포장 및 조립 등 다양한 공정에 적용이 가능하다. 또한 사람과 같은 공간에 설치할 수 있을 정도로 소형화 되었고, 두 개의 손이 조화롭게 움직이며 사람과 유사한 속도로 작업할 수 있어 스마트 공장 시대를 앞당기는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.

기계연은 전자제품을 위한 경량가반하중 양팔로봇 뿐 아니라 및 자동차 부품과 같이 무거운 부품의 양팔을 이용한 투입인출/핸들링/조립작업 등 산업계의 다양한 니즈에 대응하고자 국내 최초로 중량물을 핸들링할 수 있는 고가반하중 양팔로봇 히어로(HERO)를 개발했다. HERO는 한팔 당 30kg의 가반하중을 갖는 양팔 로봇으로써 가벼운 물체만 조작할 수 있는 기존 양팔 로봇과 달리 더욱 다양한 작업에 활용할 수 있는 로봇이다.

연구원은 또한 IT 제품 등 다양한 제품 조립작업에 적용할 수 있는 매직그리퍼(Magic Gripper)를 개발했다. 매직그리퍼는 실제 물체를 잡는 그리핑 모듈에 신개념 강성장치를 탑재함으로써, 부품 및 로봇의 위치 오차 등에 효과적으로 대응할 수 있다. 수동강성 구조를 가지고 있지만 특수한 위치 변화 감지장치를 구비하고 있어 기존 산업용 로봇으로도 정교한 조립작업 자동화를 간단히 구현할 수 있다. 연구원은 매직 그리퍼를 적용한 효과적인 조립 알고리즘 및 비전 솔루션을 통합 개발함으로써 부품조립 공정을 위한 토탈 솔루션 제공을 목표로 하고 있다.

[대학]

▲ 고려대

   
▲지능로봇연구실에서 개발한 'SCORA-H(Safe Corobot Arm-Horizontal)'  
고려대학교 기계공학부 지능로봇연구실은 1993년 송재복 교수가 부임하면서 설립한 이후에, 지능로봇 분야의 다양한 연구 개발을 수행하고 있다. 주로 산업용 및 서비스용 로봇 매니퓰레이터 설계 및 제어, 협동로봇과 중력보상로봇 개발, 로봇 기반 정밀조립 기술, 공장 및 병원 물류로봇용 주행 소프트웨어, 청소로봇용 주행 기술 등을 개발했다. 이번 로보월드 전시에는 7자유도 협동로봇인 ‘KUDex-7D(Korea University Dexterous Arm – 7DOF)’, 6자유도 협동로봇 ‘KUDex-6D’, 그리고 다자유도 기계식 중력보상 장치인 ‘KU-WAD(KU-Weight Assist Device)’ 등을 전시한다.

지능로봇연구실은 2000년 중반부터 연구를 시작한 로봇-인간 충돌 안전성 연구를 바탕으로, 협동로봇이란 용어를 사용하기 전인 2007년 한국 최초의 협동로봇을 개발하였다. 현재 수동식 충돌안전 기술 및 토크센서-제어 방식의 충돌감지 기술에 있어서는 세계 최고 수준을 자랑하고 있다. 고려대 협동로봇은 자체 개발한 관절토크센서와 이더캣(etherCAT) 기반 모터 드라이버를 내장한 관절모듈을 기반으로 하고 있으며, 우수한 충돌감지 기능을 가진다. 또한 자체 개발한 그래픽 프로그래밍 기반 티치 펜던트를 사용하여 직접교시 및 아이콘 기반의 작업계획 등으로 쉽게 작업을 교시할 수 있다.

또한, 지능로봇연구실은 세계 최초로 개발한 다자유도 기계식 중력보상 기술을 기반으로 다양한 산업용 로봇을 개발하고 있다. 이 기술을 사용하면 기존에 모터가 담당하던 로봇 몸체 무게와 가반하중을 모두 간단한 기계장치가 보상할 수 있게 되어, 종래에 수 kw의 모터를 사용하던 중대형 로봇을 200w급의 소형 모터만으로도 구동이 가능해진다. 따라서 35% 이상 에너지 절감, 제작단가 절감, 오동작시 사고위험 현저 감소 등의 장점을 가진다.

또한, 지능로봇연구실은 15년간 30억 원의 개발비를 투입하여 개발한 이동로봇 자율주행 소프트웨어를 공장물류로봇(AGV)에 접목하여 현장에서 유도선 없이도 아이콘 기반의 쉬운 경로계획으로 AGV가 공장에서 운영될 수 있는 기술을 국내 대기업 3사에 공급하였으며, 이를 병원물류로봇 및 청소로봇을 포한한 가정용 홈로봇에도 적용하여 실용화 및 상용화에 성공했다.

광운대학교

   
▲ 플레이 노이드
광운대는 학부때부터 로봇학(學)을 배울 수 있는 학교이다. 로봇학은 로봇과 관련된 기술 뿐만아니라 로봇과 인간의 융합, 로봇의 사회화 등을 포함하는 다양한 의미를 가진다. 로봇이 다른 기술과 다른 특별한 점은 기술만으로 개발이 완성되는 것이아니라 최종적으로 인간사회의 구성원으로 올바른 역할이 증명될 때에 완성된다고 말할 수 있다는 점이다

이런 관점에서 광운대학교의 로봇학 접근은 종합적인 교육과 연구를 바탕으로 우리 사회에 로봇과 사람을 조화롭게 녹여낼 수 있는 핵심 인재를 배출하기에 적합하다고 볼 수 있다

광운대학교 로봇학부는 NXP(구 프리스케일)에서 제공하는 안정적이고 효과적인 고성능 솔루션 지원을 통해 교육 및 연구 분야에서 좋은 결과물을 만들어 왔다. 또 로빛(ROBIT), 바람(BARAM), 로랩(ROLAB) 등 다양한 로봇 관련 단체의 활동이 활발하고 유기적인 운영이 이뤄지고 있다.

이 가운데 로빛은 국내 최초 로봇게임단으로 학부 최고 수준 로봇 역량을 보여준다. 사람과 대결할 수 있는 인공지능 알까기 로봇 '알까고(algahgo)',소형 휴머노이드, 측량 작업의 편의성을 위한 '자동 수평조절 삼각대', 드론 등의 로봇 위치측정을 위한 'UWB시스템',대통령상을 수상한 재난구조 로봇, 폭발물 제거작업을 위한 EOD 로봇 2종 등을 개발했다. 로빛은 매년 로보월드에 출품, 관람객들의 인기를 끌고 있다. 지난해 전시장에 등장한 알까고는 로봇과의 알까기 경기를 현장에서 보여줘 관람객들에게 재미를 선사했다.

광운대 로빛은 다채로운 수상 경력을 갖고 있다. 2016년 IRC 지능형 로봇 부문 1위, 2017년 이란 로보컵 2위, 2017년 로보컵 레스큐 SJKL 한국로보컵 1위 등 경력을 갖고 있다.

장길수 ksjang@irobotnews.com

<저작권자 © 로봇신문사 모바일 무단전재 및 재배포금지>
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