로봇을 구매해 본 경험이 있다면 로봇에 포함된 축의 개수를 이미 알고 계실 것입니다. 하지만 로봇 분야에 처음이라면 "이게 다 무슨 뜻이지?", "로봇에 축이 몇 개나 있어야 중요한 거지?"라는 의문이 들 수 있습니다. 일반적으로 로봇은 3개에서 7개 사이의 축을 가지고 있는데, 그렇다면 실제로 필요한 축의 개수는 몇 개일까요? 로봇에 필요한 축의 개수와 그 이유에 대해 간단히 정리해 보겠습니다.

로봇 축이란 무엇인가요?

로봇 공학 용어에서 축은 자유도(DOF)로 해석될 수 있습니다. 따라서 로봇이 3개의 자유도를 가지고 있다면 XYZ 축을 따라 자유롭게 움직일 수 있습니다. 하지만 기울이거나 회전할 수는 없습니다. 로봇의 축 개수(자유도)를 늘리면 축 개수가 적은 로봇보다 더 넓은 공간을 활용할 수 있게 됩니다. 일반적으로 로봇은 정해진 수의 축을 가지고 판매되며, 나중에 추가 축을 장착하는 것은 거의 불가능하다는 점에 유의해야 합니다.

로봇의 자유도를 파악하는 한 가지 방법은 로봇에 장착된 모터의 개수를 세는 것입니다. 하지만 요즘 로봇 모터는 대부분 로봇 케이스 내부에 내장되어 있기 때문에 이 방법은 다소 혼란스러울 수 있습니다. 어쨌든 중요한 것은 로봇의 축이 많을수록 수행할 수 있는 작업이 더 많아진다는 점입니다. 따라서 로봇이 복잡한 작업을 수행해야 한다면 유연성이 뛰어난 로봇이 필요할 것입니다. 다음은 자유도에 따라 분류된 다양한 로봇 유형에 대한 설명입니다.

로봇 종류마다 차이가 많다는 점에 유의하세요. 같은 로봇이라도 제조사에 따라 축의 개수가 다를 수 있습니다. 따라서 이 정보는 일반적인 내용일 뿐입니다.

【3축 직교 로봇】

3축 로봇은 카르테시안 로봇 또는 SCRA 로봇이라고도 합니다. 3축 CNC 기계나 3D 프린터와 유사하게 작동하며, 3개의 모터를 사용하여 공구가 3개의 축을 따라 이동할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 로봇은 부품을 정확한 방향으로 놓고 정확한 위치에 내려놓는 간단한 집어 옮기기 작업에 적합합니다.

예를 들어, 특정 방향으로 부품을 잡았다면 공구가 회전할 수 없으므로 같은 방향으로 움직여야 합니다.

이 개념을 이해하는 데 여전히 어려움이 있다면 크레인을 떠올려 보세요. 크레인은 거의 3축 로봇과 같습니다.

【4축 SCARA 로봇】

4축 로봇을 사용하면 XYZ축을 따라 이동하면서 동시에 네 번째 축을 중심으로 부품을 회전시킬 수 있습니다. 스카라 로봇, 델타 로봇 및 일부 기존 로봇이 4축 로봇으로 분류됩니다.

4축 로봇은 4개의 모터를 가지고 있으므로 모터의 개수가 축의 개수와 같습니다. 일반적으로 직교 좌표계 로봇과의 유일한 차이점은 네 번째 축이 공구 회전에 사용된다는 점입니다. 예를 들어 컨베이어 벨트에 부품들이 놓여 있고 로봇이 이 부품들을 집어야 한다고 가정해 보겠습니다. 로봇은 부품의 위치(XY축)를 파악한 후 Z축 방향으로 내려가서 공구를 부품의 방향에 맞게 기울여야 합니다.

【5축 산업용 로봇】

여기서부터 전통적인 로봇이 논의에 등장하기 시작합니다. 실제로 많은 산업용 로봇은 5축을 가지고 있습니다. 이러한 로봇은 3개의 공간 축(XYZ)을 따라 이동할 수 있으며, 공구는 추가로 2개의 축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 즉, 공구는 Z축과 Y축을 중심으로 회전할 수 있지만 X축을 중심으로는 회전할 수 없습니다. 이는 로봇이 완전한 이동 자유도를 갖지 못하며, 이 로봇으로는 도달할 수 없는 위치가 여전히 존재한다는 것을 의미합니다.

5축 CNC 기계와 유사한 5축 로봇을 상상해 볼 수도 있습니다. 이 로봇에서는 공구가 XYZ 축을 따라 이동하고, 테이블이 Z축을 중심으로 회전(실질적으로 4축)하며, 마지막으로 테이블이 다른 축을 중심으로 기울어질 수 있습니다(5축).

【6축 범용 로봇】

최소한 6축 로봇은 완전한 자유 회전 로봇입니다. 실제로 XYZ 축을 따라 이동할 수 있고 각 축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 따라서 위 그림에 나온 5축 로봇과의 차이점은 4번 축과 5번 축이 다른 축을 중심으로 회전할 수 있다는 점입니다. 6축 로봇의 좋은 예로는 유니버설 로봇(Universal Robots)을 들 수 있습니다. 실제로 파란색 캡(모터가 들어 있음)이 6개나 있어서 각 모터가 어떤 역할을 하는지 쉽게 알 수 있습니다.

【7축 모토맨 로봇】

6축 로봇이 공간상의 모든 위치에 자유롭게 접근할 수 있게 된 지금, 7축 로봇이 필요한 이유는 무엇일까요? 7축 로봇은 추가 축을 통해 다양한 관절 구성으로 엔드 이펙터 위치에 도달할 수 있도록 해줍니다. 이는 특이점을 피하거나 6축 로봇으로는 불가능한 다양한 방향으로 로봇 팔을 움직여 특정 장애물을 회피하는 데 유용합니다. 모토만 SDA 시리즈는 7축 로봇의 대표적인 예입니다. 7축 로봇은 '추가' 축을 가지고 있기 때문에 '중복축 로봇'이라고도 불립니다.

12축 및 13축 로봇은 어떻습니까?

이 시점에서 이는 단순히 6축 로봇 두 대를 결합하여 2개의 팔을 가진 로봇을 만드는 것을 의미합니다. 이 로봇의 받침대가 자체적으로 회전할 수 있다면 축이 하나 더 추가되어 총 13축이 될 것입니다. 하지만 공간적인 관점에서 볼 때, 12축으로는 로봇의 활용 범위가 크게 확장되는 것은 아닙니다. 왜냐하면 우리의 지각에는 3차원밖에 없기 때문입니다. 물론, 어떤 분들은 "혹시 더 많은 차원이 있지 않을까?"라고 생각하실 수도 있겠지만, 그것은 또 다른 주제입니다.

어쨌든, 이 설명이 로봇 축이 무엇이고 어떤 역할을 하는지 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다. 애플리케이션에 필요한 축의 개수가 궁금하다면 언제든지 저희 공식 웹사이트를 방문해 주세요. 다양한 축 분야에서 풍부한 경험을 보유하고 있습니다.