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[2019 로보월드]정부 출연연구소와 대학의 로봇 기술

기사승인 2019.10.09  16:14:55

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- 한국로봇융합연구원ㆍ기계연ㆍ고려대ㆍ광운대 등 참여

로봇신문은 '2019 로보월드'를 맞아 특집호를 지면(24개면)으로 제작해 킨텍스 현장에서 관람객들과 참여업체들에게 배포하고 있습니다. '2019 로보월드 특집호(지면)'에 소개된 업체 및 기관 가운데 연구, 교육 기관들을 온라인으로 소개합니다(편집자). 

◊한국로봇융합연구원(KIRO)

   
▲ 한국로봇융합연구원 수중청소로봇

한국로봇융합연구원(KIRO)은 이번 로보월드에 핵심연구 분야별로 다양한 로봇들을 선보인다.

수중/해양 부문에서는 ‘선박 파공 봉쇄로봇’을 전시한다. 파공이 발생한 사고선박에 헬기로 이송되어 신속하게 파공봉쇄 작업을 수행하는 로봇으로,해상 재난상황에 오염물질 유출로 인한 해양오염을 최소화할 수 있다. 또 ‘수중청소로봇’은 산업용 수조 슬러지 청소뿐만 아니라 화학약품, 폐수, 유독가스 등 인체에 유해한 작업 환경에 투입되어 사람을 대신해 유해물질을 제거, 청소할수 있다.

배관/건설로봇 부문에서는 MFL기법을 이용한 ‘용수관로 검사 로봇’을 선보인다. 대규모 용수공급관로 내부를 이동하면서 관 내부의 부식, 결함 등을 탐상 할 수 있는 첨단 지능형 로봇으로,1990년 물부족국가로 분류된 우리나라에 국민 물 복지를 실현시킬 미래 핵심 기술이다.

재난/안전로봇 부문은 화재,폭발 위험,추가붕괴 등이 예상되는 재난 현장에서 원격조정을 통해 재난 현장의 정보를 빠르고 안전하게 확보할 수 있는 실내 정찰용 ‘지상 이동체’와 ‘드론’을 선보인다. 이 두 기술 모두 향후 재난상황 파악 및 요구조자 탐색작업을 수행하고 산업·국방 등 다양한 분야에서 감시·정찰용으로 활용이 가능하다.

이밖에 생활 및 재활분야에 활용할 수 있는 지능정보 및 메타소재 구조물 기술 기반의 낙상예측방지 노약자용 ‘소프트웨어러블 슈트’, 재난 대응용 특수목적 기계 보급 확산을 위한 시뮬레이션 기반 기초 조작 및 작업 훈련을 지원할 수 있는 ‘성능검증 시뮬레이션용 모션플랫폼’, 노지 환경 주행 및 로터리 작업, 휴립피복작업이 가능한 ‘밭농업용 지능형로봇’을 전시한다. 

오는 17일 안전로봇실증 실험 및 연구단지인 ‘안전로봇실증센터’ 개소를 앞두고 있다.

◊전자부품연구원(KETI)

   
▲전자부품연구원 센서융합기술

전자부품연구원은 이번 전시회에 ▲인공지능기반 로봇 물체 피킹(Bin-Picking) 협동 작업용 안전 경량 머니퓰레이터 ▲영상 가시화 관련 부품 세트 ▲KOSMOS(Korea Open Source MOtion System) 플랫폼 ▲360° All Around View 카메라 기술(WAVM) ▲고령사회 대응 실환경 휴먼케어 로봇기술 등을 소개한다.

인공지능 기반 물체 피킹(Bin-Picking) 로봇은 스마트 공장 및 제조 현장에 적용할 수 있도록 시뮬레이터와 실작업 데이터를 혼합해 빅데이터를 구성하고, 기계학습/딥러닝 기반의 빅데이터 학습기술을 개발해 다수/다종의 비정형 작업대상물을 인식할 수 있다. 다종 물체가 혼재된 상태의 물체를 정확히 선별하여 수집 가능하다. 기존 진공흡착방식 보다 잡기 어려운 물체를 집을 수 있으며, 진공흡착방식 툴 장착도 가능하다. 선별적으로 집은 물체를 단순 낙하 방식이 아닌 2mm 공차 이내의 정 위치에 놓을 수 있다.

영상 가시화 관련 부품 세트는 영상 기반의 정밀한 깊이 정보와 높은 해상도를 갖는 ToF 센서와 RGB 카메라의 이종센서 융합 및 재난 재해 환경에서 로봇을 원격 조작하기 위한 재난현장 환경인지시스템 기술이다. KOSMOS 플랫폼은 국제 표준인 IEC 61131-3을 만족하는 통합개발 환경, OPC UA, HMI 모듈로 이루어지며 GMC H/W 및 모션제어 라이브러리 구조로 구성되고, 산업용 고속 네트워크 프로토콜 마스터 스택(EtherCAT, CANOpen)으로 연결되어 제어한다. IEC 61131-3 TC4 OPC UA 서버 및 클라이언트 스택을 개발해 표준 이더넷 환경에서 원격 모니터링이 가능하고 스마트팩토리 개발이 용이하다.

360° All Around View 카메라 기술은 센서의 범위를 벗어나 3D 정보가 부족한 개활지 등에서 카메라 4대의 2D 영상만을 가지고,임의의 영상 시점 생성을 통해 전후좌우를 한 번에 내려다 볼 수 있도록 주행 환경 또는 상황에 따른 조작시점 제공을 통한 주행환경의 직관적 영상을 제공한다. 고령사회 대응 실환경 휴먼케어 로봇기술은 멀티모달 센서를 이용해 고령자의 일상생활 패턴 모델링과 건강이상징후를 감지할 수 있는 기술을 개발하여 고령자를 케어하는 서비스를 제공한다.

◊한국기계연구원

   
▲ 한국기계연구원 양팔로봇 'HERO'

한국기계연구원은 이번 로보월드에 양팔로봇 아미로(AMIRO), 의복형 로봇 머슬 점퍼(Muscle Jumper), 안전 매니퓰레이터, 인간형 로봇핸드 등을 선보인다.

‘아미로’는 사람 작업자와 유사한 크기의 형태를 갖고 있는 양팔 로봇으로, 중공형 구동 모듈을 적용해 구조의 간결성을 확보했으며 기존 수작업 공정과 유사한 수준의 생산성을 제공한다. 양팔 로봇 하드웨어 플랫폼 및 제어기, 로봇 요소 기술, 구동 부품 실용화 개발, 인간-로봇 협동 생산공정 기반 기술 등을 확보했다.

‘머슬 점퍼’는 경량, 유연, 무소음, 고수축율, 고파워밀도를 특징으로 하는 옷감형 인공근육의 소프트 웨어러블 로봇으로, 작업자가 편하게 입고 벗을 수 있다.

안전 매니퓰레이터인 ‘eZRO’는 새로운 다자유도 자중보상 메커니즘을 이용해 작업자 충돌 시 원천적으로 안전을 보장한다. 구동기 용량 최소화와 로봇 안전성 극대화로 인간 로봇 공존 및 협업, 에너지 절감을 실현했다.

인간형 로봇핸드인 ‘AlliDex Hand’는 촉각 센서 결합이 가능하며, 높은 자유도와 파지력을 갖고 있어 인간 수준의 손가락 자유도를 제공한다.

고기반하중 양팔로봇 ‘HERO’는 좁은 공간 및 야외에서 위험물 제거 및 물류 이송 등을 수행하기 위한 로봇으로, 고중량물의 이송 및 핸들링이 필요한 물류센터, 토목 공사 등 옥외·험지 작업 등에 적용 가능하다.

기계연구원은 매직 그리퍼와 범용 안전 그리퍼인 ‘유니 소프트 그리퍼’도 선보인다. 조립용 솔루션을 제공하는 매직 그리퍼는 컴플라이언스 모듈, 그리핑 모듈, 제어기로 구성돼 있으며 물체 위치오차 계산 및 로봇위치 자동보정으로 조립 품질을 제고할 수 있다. 충돌 감지를 위한 센서기술, 충격력 흡수용 범퍼 설계 기술, 효과적 조립을 위한 조립 알고리즘 및 비전 솔루션을 제공한다. 범용 안전 그리퍼는 파지전 강성이 스펀지와 같이 물렁물렁하여 부상 위험이 없으며 대상 물체 형상대로 변형된 후 딱딱하게 변해 물체를 파지할 수 있다. 기계연구원은 이밖에도 사용자 친화적 교시장치, 접촉력·근접 감지 커버 등을 선보인다.

◊고려대

   
▲고려대 7자유도 협동로봇인 KCR7

고려대학교 기계공학부의 지능로봇연구실은 1993년 송재복 교수가 부임하면서 설립된 이후, 지능로봇 분야의 다양한 연구 및 개발을 수행하고 있다. 주로 산업용 및 서비스용 로봇 머니퓰레이터의 설계 및 제어, 협동로봇과 중력보상 로봇 개발, 로봇 기반의 정밀조립, 공장 및 병원 물류로봇용 주행 소프트웨어 등을 개발했다. 현재 25명 이상의 대학원생이 소속되어 있으며, 200편의 국내외 저널을 포함한 690편의 논문을 발표하였고, 60여 건의 국내외 특허, 그리고 25건의 기술이전 및 산업자문 실적을 보유하고 있다.

이번 로보월드 전시회에는 7자유도 협동로봇인 KCR7(Korea Univ.Collaborative Robot;가반하중 7kg)과 6자유도 협동로봇인 KCR3(가반하중 3kg)을 이용한 인공지능 기반의 로봇 매니퓰레이션, 가반하중 25kg급의 중력보상 기반 협동로봇인 KCR25C, 그리고 다자유도 기계식 중력보상 장치인 KU-WAD(KU-Weight Assist Device) 등을 전시한다.

지능로봇연구실은 2000년도 중반부터 연구를 시작한 로봇-인간 충돌 안전성 연구를 바탕으로, 협동로봇이란 용어를 사용하기도 전인 2007년에 한국 최초의 협동로봇을 개발하였으며, 현재 국내의 많은 협동로봇이 고려대의 기술을 기반으로 개발되었다. 현재 수동식 충돌안전 기술 및 토크센서 기반의 능동식 충돌감지 기술에 있어서는 세계 최고 수준을 자랑하고 있다.

고려대의 협동로봇은 자체 개발한 관절토크센서, 내구성이 우수한 저가형 브레이크, 절대 엔코더 등을 내장한 관절모듈 및 etherCAT 기반의 모터 드라이버를 기반으로 하고 있다. 자체 개발한 그래픽 프로그래밍 기반의 티치 펜던트를 사용하여 직접교시 및 아이콘 기반의 작업계획 등으로 쉽게 작업을 교시할 수 있다.

또한, 세계 최초로 개발한 다자유도 기계식 중력보상 기술을 기반으로 다양한 산업용 로봇을 개발하고 있다. 이 기술을 사용하면 기존에 모터가 담당하던 로봇 무게와 가반하중을 모두 간단한 기계장치가 보상할 수 있게 되어, 종래에 수 kW의 모터를 사용하던 중대형 로봇을 훨씬 작은 모터로도 구동이 가능해진다. 따라서 35% 이상의 에너지 절감, 제작단가의 절감, 오동작 시의 사고위험의 현저한 감소 등의 장점을 갖는다.

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

이러한 다양한 로봇 기술을 바탕으로 현재까지 로봇 매니퓰레이터 및 자율주행 소프트웨어분야에서 22건의 기술이전과 3건의 산업자문을 실시하여, 국내 대기업 및 중소기업의 로봇 경쟁력을 향상시키는 데 큰 공헌을 하여 왔으며, 이러한 공로로 2016년 대한민국로봇대상 대통령 표창을 수상했다.

◊광운대

   
▲광운대학교 로봇게임단 로빛

광운대학교는 2010년에 국내 최초로 로봇학부를 개설하여 학부생 때부터 체계적으로 로봇학(學)을 배울 수 있다. 로봇학은 로봇과 관련된 기술뿐만 아니라 로봇과 인간과의 융합, 로봇의 사회화 등을 포함하는 다양한 의미를 가진다. 로봇이 다른 기술과 달리 특별한 점은 기술만으로 개발이 되는 것이 아니라 최종적으로 인간사회의 구성원으로 올바른 역할이 증명될 때에 완성된다는 것이다. 광운대학교의 로봇학부는 로봇학의 이념을 바탕으로 한 교육과 연구를 통하여 우리 사회에 로봇과 인간을 조화롭게 녹여낼 수 있는 핵심 인재를 배출하는데 기여하고 있다.

광운대학교 로봇학부에 진학하게 되면 1학년 교육과정에는 ‘로봇학입문’ 강의를 통하여 기본적인 로봇에 대한 지식을 쌓고 2학년부터는 ‘정보제어 전공’과 ‘지능시스템 전공’ 중에 자신에게 적합한 전공을 선택할 수 있다. 전공 선택 후에는 직접적인 실험 과목들을 수강해 졸업할 때까지 매 학기마다 자신의 로봇을 설계하고 제작해 볼 수 있다. 4학년 과정에는 ‘캡스톤 디자인’을 통하여 이전까지 배워왔던 모든 지식과 기술들을 바탕으로 로봇과 인간의 조화에 대한 고찰 및 로봇 제작을 경험함으로써 로봇 엔지니어로 거듭날 수 있다.

현재 광운대학교 내에는 로빛(RO:BIT),바람(BARAM),로랩(ROLAB) 등 다양한 로봇 관련 동아리와 협동로봇 전문가 양성 교육과정이 활발히 운영되고 있다.

로빛은 국내 최초의 로봇게임단으로 학부 최고 수준의 역량을 보여주고 있다. 사람과 대결할 수 있는 인공지능 알까기 로봇인 알까고(Alghago), 재난 현장 투입을 위한 재난 구조 로봇(Rescue robot), 춤을 추며 공연을 하는 휴머노이드, 폭발물 제거 작업을 위한 EOD 로봇 2종, 측량 작업의 편의성을 위한 자동 수평조절 삼각대 등을 개발했다.

광운대학교는 국내 최초로 협동로봇 전문가 양성을 위한 교육과정을 운영하고 있다. 올해 11월 1기 교육생이 첫 배출된다. 협동로봇은 중소기업체의 스마트공장을 구현 할 수 있는 가장 경제적인 수단 중에 하나임에도 불구하고 활성화 되지 못하고 있다. 협동로봇을 현장에 적용하기위해선 협동로봇 작업 디자인 측면의 교육과 전문가가 필요하다. 협동로봇 작업디자인은 ‘인간과의 협동’이란 측면에서 기존 산업용 로봇 중심의 작업 구현과는 다른 접근이 필요하기 때문이다.

광운대학교는 협동로봇 활용이 가능한 인재를 양성하기 위한 장기적인 교육을 실시하고 있다. 이 교육과정은 과학기술정보통신부의 지원으로 진행되고 있으며 6개월간 협동로봇 관련 SW·HW의 이론교육, 실습교육, 산학 프로젝트를 수행한다.

◊서울로봇고등학교

   
▲서울로봇고등학교 학생활동 모습

우리나라 유일의 로봇분야 산업 수요 맞춤형 마이스터고인 서울로봇고등학교는 차세대 성장 동력산업인 로봇산업에 부응하기 위해 로봇 분야에 소질과 적성이 있는 학생을 선발해 로봇 영-마이스터를 양성하고 있다. 3년 연속 서울지역 특성화고/마이스터고 중 3년 연속 취업률 1위를 기록했으며 2018년에는 국제로봇올림피아드 세계대회에서 은상을 수상했다. 올해 러시아 카잔에서 열린 45회 국제기능올림픽 모바일 로봇 분야에서 졸업생이 은메달을 수상하는 쾌거를 거뒀다.

이번 전시회에는 볼밸런싱 로봇, 2축 자기중심 로봇, 스마트빌딩, 에어-런 등을 선보인다. 

볼밸런싱 로봇(Ball Balancing Robot)은 지면과 접촉하는 면을 구체로 설계해 구체 위에서 넘어지지 않고 중심을 잡으며 이동하는 로봇이다. 

2축 자기중심 로봇은 아두이노를 활용해 제작한 작품으로,다양한 센서나 부품의 연결이 가능하고 중앙처리장치가 포함되어 있는 아두이노 기판과 양쪽 바퀴를 연결되어 로봇이 중심을 잡을 수 있도록 모터를 제어한다.


스마트빌딩은 지멘스 PLC를 사용해 3층 엘리베이터를 작동시키는 작품으로,도트매트릭스 패널을 사용해 엘리베이터 동작을 실시간으로 볼 수 있으며, 스위치를 통해 상황에 따라 적절한 제어가 가능하다. 투명 아크릴을 사용해 엘리베이터를 구현했기 때문에 엘리베이터의 내부가 보인다. 

에어-런(Air-run)은 기존의 드론 시뮬레이터 ‘Realflight8’에 비행기 조종스틱을 연동한 후 가상 조종시 발생하는 가변저항값을 아두이노 보드에 입력하고,변화량에 따라 모터를 제어하고 모터에 체험의자 모형 혹은 전투기 모형을 붙여 실제 의자를 이용한 대형 4D 시뮬레이션을 가능하도록 했다.

로봇신문사 robot@irobotnews.com

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