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[End-Effector] 기계연 박찬훈 실장 “그리퍼 파지 기술, 세계 최고…기술 이전할 것”

‘그리퍼’ 하드웨어의 원천기술 개발…감각기관과 지능까지 확장 연구 예고

[산업일보]
다품종 소량 및 변량 생산 기업들은 협동로봇을 도입한 후에도 그리퍼를 구입하는데 지속적으로 비용을 지출해야 한다. 생산할 각각의 품목에 따라 그리퍼를 교체해야 하기 때문이다. 한국기계연구원 첨단생산장비연구부 로봇메카트로닉스연구실 박찬훈 실장 연구팀은 이러한 산업 분야의 니즈를 반영해 다양한 형상에 대응할 수 있는 그리퍼를 개발하는데 성공했다.

협동로봇을 개발하던 중 다양한 부품을 다룰 수 있는 그리퍼를 개발하게 됐다는 박찬훈 실장 연구팀은 “협동로봇은 주로 대량 생산이 아니라 다품종 변량 생산 환경에서 필요하게 되는데 이러한 환경에서는 다양한 부품을 다룰 수 있어야 한다. 하지만 기존의 그리퍼는 한두 가지의 부품만 다룰 수 있기 때문에 그리퍼를 교환해서 작업해야 했으므로 매우 불편했다.”고 그동안의 그리퍼 사용시의 불편했던 부분을 지적했다.

또한 “코로나19로 식당, 관공서, 노인복지시설 등 다양한 장소에서 비대면 서비스의 중요성이 커지고 있다. 이러한 비대면 서비스에 적용하는 로봇 또한 매우 다양한 물체를 다룰 수 있어야 한다. 이런 이유로 하나의 그리퍼로 형상의 물체를 다룰 수 있는 그리퍼에 대한 연구를 시작하게 됐다.”고 덧붙였다.
[End-Effector] 기계연 박찬훈 실장 “그리퍼 파지 기술, 세계 최고…기술 이전할 것”
▲ 한국기계연구원 박찬훈 로봇메카트로닉스연구실장


‘만능’ 어떠한 형상까지 잡을 수 있나?

그리퍼는 잡는 동작을 구현하는 장치이다. 일반적으로는 집게로 물건을 잡는 형태와 흡입하여 빨아들이는 진공 흡착 형태가 있는데 어떤 그리퍼든 설계할 때 목표로 한 대상체만을 잡을 수 있는 경우가 대부분이다.

이에 반해 박찬훈 실장 연구팀이 개발한 ‘만능’ 그리퍼는 드라이버, 전구, 커피포트, 두부, 딸기, 생닭 등과 같은 표면이 연한 식재료까지 손상 없이 잡을 수 있어서 주목된다.
[End-Effector] 기계연 박찬훈 실장 “그리퍼 파지 기술, 세계 최고…기술 이전할 것”
▲ 한국기계연구원 박찬훈 실장 연구팀이 개발한 ‘만능’ 그리퍼로 포도와 드라이버를 파지하고 있다.

박찬훈 실장은 “물체의 형태에 맞게 제작되는 기존 그리퍼와 달리 물체의 형태에 맞추어 그리퍼의 파지(把持 : 꽉 움켜 쥠)면 형상이 변형(수동으로)돼 마치 해당 물체를 위해 특별히 제작된 그리퍼처럼 동작한다는 것이 큰 특징이다. 즉 다양한 형상이 모두 하나의 그리퍼로 파지된다는 면에서 개발된 그리퍼에 ‘만능’이라는 이름을 붙였다.”고 소개했다.

이번에 개발된 만능 그리퍼는 집게형과 흡입형 두 종류이며, 모두 다양한 물체를 집어 들 수 있을 뿐 아니라 접촉 표면도 부드럽고 푹신하게 처리했다.

개발된 그리퍼의 설명을 듣다보니 소프트 그리퍼가 연상돼 차별점이 있는지 물었다.

기자의 질문에 박찬훈 실장은 “일반적인 그리퍼는 단단한 금속(혹은 플라스틱) 재질로 제작된다. 반면 소프트 로봇 그리퍼는 통상 전체 구조가 모두 부드러운 재질(실리콘 등)로 제작된다. 마치 문어발처럼 생긴 여러 개의 가지로 물체를 잡는 형태가 일반적이며 동력원도 모터가 사용되지 않고 형상기억합금이나 특수한 구동기가 사용된다.”고 설명했다.

이어 “개발된 만능그리퍼는 보통의 그리퍼와 소프트 그리퍼의 중간 정도라고 할 수 있다. 그리핑 장치는 일반적인 그리퍼처럼 모터로 구동되며 거의 모든 파트가 단단한 금속으로 제작된다. 다만 그리핑 팁에 부착돼 물체를 실제적으로 잡는 부분은 소프트한 재질로 특수하게 제작돼 대상체의 형상에 따라 변형되고 필요에 따라 단단한 정도를 변화시킬 수 있다.”고 덧붙였다.

언택스 서비스 분야 ‘효과적’ 적용 기대

코로나19와 함께 언택트에 대한 요구가 높아지면서 협동로봇을 도입해 사람과 협업하는 애플리케이션에 관심이 높아지고 있다. 이미 여러 협동로봇 브랜드에서 데모시연을 통해 서빙, 배달, 커피 제조(바리스타), 국수 뽑기 등 사람과의 협업 가능성을 선보이고 있어서 만능 그리퍼의 활약이 기대되고 있다.

박찬훈 실장은 “서빙만 고려해 보더라도 매우 다양한 식기와 도구들을 다루어야 한다. 또한 식당마다 업종마다 이러한 종류는 거의 모두 다르다. 언택트 서비스 분야에 그리퍼를 도입하는 것은 공장 환경에서 적용하는 것보다 훨씬 더 다양한 종류의 물체를 잡을 수 있는 그리퍼가 필요하다.”고 말했다.

또한 “개발된 ‘만능 그리퍼’는 형상에 무관하게 대상체를 견고하게 파지할 수 있기 때문에 거의 모든 언택트 서비스용 로봇에서 효과적으로 채택될 수 있을 것으로 생각한다.”고 강조했다.
[End-Effector] 기계연 박찬훈 실장 “그리퍼 파지 기술, 세계 최고…기술 이전할 것”
▲ 한국기계연구원 박찬훈 로봇메카트로닉스연구실장과 연구팀. 앞줄 왼쪽부터 시계 반대방향으로 박찬훈 로봇메카트로닉스연구실장, 송성혁 선임연구원, 박종우 선임연구원, 이재영 학생연구원, 한병길 선임연구원, 서용신 학생연구원)


실제 환경에 적용한 필드데이터 보완 필요

최근 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 등의 첨단 기술이 확산되면서 개발된 만능 그리퍼에도 이러한 기술이 적용되지 않았을까 궁금해 질문을 던졌다.

박찬훈 실장은 “만능 그리퍼 기술은 그리퍼 하드웨어의 원천기술이 개발된 상태이다. ‘파지’ 기술 측면에서는 세계최고 수준이며 완성도 면에서 상용화 가능 단계이다. 그러나 사람과 같이 감각기관과 지능이 갖추어 진다면, 단순한 파지를 넘어 특수한 작업(예를 들어 요리)에 맞도록 효율적인 파지가 가능하리라고 생각하며 추후 관련 연구로 확장해 갈 계획이다.”고 밝혔다.

이어 “아직 다양한 실제 환경에 적용된 필드데이터가 부족한 상태이므로 이와 관련된 데이터의 축적을 통해 보완해 나갈 필요가 있다.”며 “로봇기업이나 그리퍼 제작 기업으로 기술이전을 계획하고 있다.”고 덧붙였다.
김원정 기자 sanup20@kidd.co.kr

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.

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