작성자: Roberta Nelson Shea 및 Seungmin Baek
협동 로봇은 산업 자동화 분야의 유행어가 되었습니다. Universal Robots에서는 ‘협동’(collaborative)이라는 단어를 간단한 사용, 간단한 통합, 감당할 수 있는 비용 및 안전으로 정의합니다. 이 블로그에서는 현재 안전 표준에 따라 안전성이라는 측면을 어떻게 정의하는지 중점적으로 살펴보겠습니다.
올 2월 Universal Robots는 협동 로봇 시스템 분야의 안전에 대한 ISO/TS 15066 지침 발표를 환영했습니다. 여기에는 다음과 같은 4가지 협동 작업 유형이 명시되어 있습니다.
a) 안전 정격 모니터링 중지
b) 핸드 가이딩
c) 속도 및 분리 모니터링
d) 동력 및 힘 제한
안전 정격 모니터링 중지 측면에서 보면 협동 작업 공간에서 인간 운용자가 위험에 접근하거나 노출되기 전에 로봇 시스템이 멈춥니다. 작업 공간 내에 인간 운용자가 없는 경우에만 로봇은 비협동 로봇으로 움직일 수 있습니다. 다시 말해, 로봇 시스템 또는 인간 운용자가 움직이는 것이지 동시에 둘 다 움직이지는 않는다는 의미입니다. 이 방법은 협동 작업의 이점을 활용할 수 없지만 전통적인 산업용 로봇의 보호를 요구합니다. 이 방법이 제공하는 이점은 손쉽고 빠르게 자동 작업을 다시 시작할 수 있다는 점입니다.
핸드 가이딩 조작 측면에서 인간 운용자는 손으로 조작하는 장치를 사용하고 로봇 시스템은 운용자의 동작 명령에 따라 움직입니다. 운용자가 로봇 시스템의 작동을 직접 제어하므로 이는 일종의 수동 제어 작동입니다. 하지만 수동 작동이 아닌 자동 작동으로 간주됩니다.
실제로, 옵션 c) 및 d)만 산업의 유용한 협동 응용 분야에 사용됩니다.
현재 Universal Robots를 비롯한 대부분의 협동 로봇은 기본적으로 동력과 힘을 제한하도록 설계되어 있습니다. 로봇이 특정한 수준의 동력 또는 힘을 감지하면 로봇 시스템을 중지해 인간 운용자를 보호합니다. 동작, 속도, 힘 및 동력 모니터링을 위한 안전 기능 덕분에 인간 및 로봇 시스템이 같은 작업 공간에서 동시에 움직일 수 있습니다. 위험 평가가 제대로 시행되기만 한다면 기존의 안전장치와 보호장치가 필요하지 않습니다.
동력 및 힘 제한 방법은 인간이 움직이는 로봇 시스템과 접촉할 수 있음을 가정합니다. 따라서 위험 평가 프로세스 중 인간의 신체에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 고통이나 상해를 방지하기 위해 애플리케이션이 하중과 속도를 제한합니다. 그러므로 로봇 속도가 너무 느려 위험도가 높은 응용 분야에는 유용하지 않을 수 있습니다.
속도 및 분리 모니터링 방법을 사용하기 위해 안전 스캐너와 같은 외부 안전 장치를 사용해 사람이 협동 작업 공간에 접근하면 속도를 낮춰왔습니다.
오늘날 인간을 감지하기 위한 추가 기술에 대한 연구가 진행 중입니다. 예를 들어 인간과 로봇 시스템 사이의 거리를 측정하는 데 정전용량형 센서를 사용할 수 있습니다. 안전 기능을 위한 이러한 신기술은 아직 상용화되지 않았습니다. 기술에 상관없이 안전 감지는 검증 및 입증된 기능적 필수 안전 및 적용을 충족해야 합니다.
인간을 감지하는 감지 기술이 성공적으로 개발되어 안전 정격 제품으로 인증을 받으면 안전 장치를 일반 기능으로 로봇에 통합할 수 있을 것입니다.
미래에 첨단 안전 센서가 개발되면 속도 및 분리 모니터링 작동이 실제 산업 현장에 구축될 수 있습니다. 인간 운용자가 로봇에게 가까이 다가가면 로봇은 시스템의 속도를 늦출 수 있습니다. 인간이 로봇 시스템에 너무 가까이 다가가면 보호 정지가 실행될 수 있습니다. 로봇 시스템이 인간 운용자와 접촉하지 않을 것이기 때문에 로봇이 더 빠르게 움직이고 더 큰 하중을 가할 수 있습니다.
보다 효율적인 작동을 위해 동적 안전 시스템 구성을 사용할 수 있습니다. 인간과 로봇 사이의 거리에 따라 안전 설정이 변경됩니다. 또한 로봇이 인간의 움직임을 기반으로 움직임 계획 경로를 변경할 수 있습니다. 그러면 인간 운용자가 로봇이 움직이는 영역에 들어오더라도 로봇 시스템이 멈출 필요가 없습니다.