최근 산업용 로봇의 생산이 전 세계에서 늘어나면서 산업용 로봇의 판매량은 2005년에 최고 기록을 세운 후에 2006년에는 112,200유니트로 11%정도 줄었다.

그럼에도 불구하고 2006년의 판매량은 현재까지 2번째로 높은 것이었다. 비록 2005년에 급속한 성장의 주된 엔진이었던 자동차와 전기/전자 산업이 로봇 분야에 대한 투자가 각각 17%, 34% 정도 줄었지만, 다른 산업 분야는 로봇 구매를 25% 정도 늘렸다.

특히 일본에서 고령화 사회를 맞이하여 산업용 로봇에 대한 관심이 높다. 미쓰비시(Mitsubishi) 전기 주식회사는 셀 생산 방식으로 이용하는 로봇 전용으로 부품 위치나 기울기를 고속·고정밀도에 계측하는 소형 3차원 비전 센서와 3차원 물체 인식 기술을 개발하였다.

전용 부품 공급 장치 등을 이용하지 않고 부품을 취급할 수 있기 때문에 셀 생산 방식에서의 로봇 도입이 용이하게 된다고 한다. 개발 배경으로는 종래 산업용 로봇은 동일 제품을 대량으로 제조하는 라인 생산 방식으로 많이 사용되고 있지만, 필요한 것을 필요한 때 필요한 만큼 제조하는 방식이나 다품종 소량생산에 적절한 셀 생산 방식에서도 로봇 활용이 요구되고 있다.

여기에서 소개하는 산업용 로봇의 개발기업으로 후지 중공업은 쓰무라와 공동으로 CCD 카메라를 활용한 로봇 주행 기술을 개발하여 설치 작업·기간의 대폭적인 효율화를 도모할 수 있는 새로운 연결식 반송 로봇 시스템을 쓰무라 시즈오카(Shizuoka) 공장에 도입하였다.

종래부터 쓰무라 시즈오카 공장에는 의약품 과립 제조 공정 4라인에는 의약품이 들어간 용기를 교환 운반하는 연결식 반송 로봇 시스템이 도입되고 있어 노동 생산성 향상, 점심시간과 야간의 무인화 제조에 의한 증산 효과, 라인 작업자의 축소, 이물 혼입 등의 리스크 경감에 의한 품질 확보라는 여러 가지 성과를 올리고 있었다.

종래 반송 기술에는 AGV(Automated Guided Vehicle, 무인 반송 차체), 롤러 컨베이어, 천장 반송 등이 있지만 장치가 대형화하여 작은 회전이 듣지 않거나 설치 고정에 의해 사람이나 물류 라인이 분산되어 공간 효율이 나쁘고 설치 고정에 의해 청소성·보수·유지성이 나쁘며 설비비용 ·설치비용이 높고 라인 변경 등의 유연성이 나쁜 문제점들이 있었다.

연결식 반송 로봇 시스템은 이러한 과제를 해결함과 동시에 콤팩트하게 설계된 로봇이면서 200kg의 중량물을 연결하여 반송할 수 있다.

또한 연결식을 채용함으로써 연결부만을 동일한 형태로 가지런하게 하면 크기, 형상이 다른 다종·다양한 반송물을 반송하는 것이 가능하며 AGV에서는 실현될 수 없었던 좁은 장소에서의 선회 및 고정밀도 위치 결정 반송이 가능하고 동일 공간 내에서 사람과 공존하기 때문에 테이프 스위치를 내장한 범퍼 센서나 검출 범위를 로봇 속도나 위치에 따라 가변식으로 한 측역식(測域式) 레이저 레인지 파인더(finder)를 장착하였고 위험률 평가 실시, 도입처 사용자 교육, ‘로봇 보험’의 가입 등 사용 환경을 정비하여 높은 안전성과 실용성을 확보하였다.

이번 신형 연결식 반송 로봇 시스템은 복수의 포장 라인으로부터 포장상자에 채워진 제품이 나온 것을 떨어진 장소에 있는 집약형 로봇 파렛타이즈(palletizer)까지 반송하는 작업에 활용된다.

신형 연결식 반송 로봇 시스템에서는 주행 기술의 궤도 루트 검출에 CCD 카메라 기술이 이용되었다. 궤도 레일은 천장에 컬러 테이프를 설치하여 로봇에 탑재한 CCD 카메라로 그 컬러 테이프를 인식하면서 주행한다. 또한 고정밀 위치 결정이 필요한 장소에서는 시공이 용이한 자기 핀을 마루에 설치함으로써 보완하는 기술도 새롭게 이용되었다.

종래 궤도 레일은 마루나 벽에 자기 레일을 매설하는 방법을 이용하고 있었기 때문에 내구성을 고려한 시공이 필요하였지만 본 개발 기술에 의해 내구성 걱정이 없는 천장에 궤도 레일을 설치하는 것이 가능하게 되었다. 이렇게 함으로써 설치 작업·기간의 효율화를 도모할 수 있게 되었다.

컬러 테이프는 천장에 설치되기 때문에 마루에 매설했을 경우와 같이 차체를 지탱하는 부분이나 작업자의 움직임에 의해서 손상되지 않아 보수가 거의 불필요하게 된다. 마루에 설치하는 자기 핀도 드릴로 작은 구멍을 뚫고 핀을 매립하는 것만으로 용이하게 설치가 가능하다고 한다.

그리고 본 반송 로봇 시스템에서는 제품을 싣는 차체를 지탱하는 부분에 IC 태그를 장착함으로써 제품과 정보를 함께 반송할 수 있어 품질 보증의 신뢰성을 높이는 것이 가능하게 되었다.

향후 CO2 배출 삭감이 보다 요구되는 사회 환경에 있어서 제조업에서도 전력량, 동력량 삭감에 노력하여 CO2 배출 삭감을 도모하는 것이 기업 책임으로서 이어나가야 할 것이다.

이러한 환경을 배경으로 제조 공간을 콤팩트하게 할 수 있으면 공조 비용을 억제할 수 있어 CO2 배출 삭감으로 연결된다. 향후 작은 공간에서 제품을 반송할 수 있는 본 로봇 시스템의 활용 장소는 제조 공간의 콤팩트화의 면에서도 증가할 것이라 한다.

이번에 개발된 신형 연결식 반송 로봇 시스템은 ‘2007년도 서비스 로봇 시장 창출 지원 사업’, 및 경제 산업성 공모 ‘차세대 로봇 지능화 기술개발 프로젝트’를 활용한 것이다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr