다양한 성능과 가격대를 갖춘 로봇은 모든 유형의 산업 생산 현장에서 점차 보편화되고 있습니다. 각 로봇 유형의 기능을 이해하는 것은 기업에 가장 적합한 로봇을 선택하는 데 매우 중요합니다.

반세기 동안, 6축 관절형 대형 로봇이 자동차와 트럭 차체를 용접하는 모습은 대중의 상상 속에 깊이 자리 잡았습니다. 로봇은 의료, 식품 및 음료, 제철, 창고업 등 반복적이거나 환경적 또는 인체공학적으로 어려운 작업을 더 빠르고, 더 안정적이며, 더 비용 효율적으로 수행할 수 있는 모든 분야에서 사용되고 있습니다. 오늘날에는 로봇이 새로운 로봇을 조립하는 일까지 이루어지고 있습니다.

로봇은 1축에서 7축까지 다양한 축을 가질 수 있으며, 각 축은 자유도를 제공합니다. 2축 직교 갠트리 로봇은 일반적으로 XY 또는 YZ 축을 중심으로 작동합니다. 3축 로봇은 3개의 자유도를 가지며 XYZ 축을 통해 기능을 수행합니다. 이러한 소형 로봇은 형태가 고정되어 있어 자체적으로 기울이거나 회전할 수는 없지만, 회전 또는 회전 가능한 툴링을 부착하거나 작은 페이로드의 형태에 맞춰 변형할 수 있습니다. 4축 및 5축 로봇은 회전 및 기울이기 기능이 더욱 유연합니다. 6축 관절형 로봇은 6개의 자유도를 가지므로 어떤 방향으로든 물체를 이동시키거나 어떤 방향으로든 회전시킬 수 있습니다. 이러한 6축 로봇은 일반적으로 크거나 무거운 물체를 복잡하게 조작해야 하는 응용 분야에 사용됩니다. 7축 로봇은 좁은 공간에서 툴링을 조작하기 위해 더 많은 방향 전환이 가능합니다. 또한 다른 관절형 로봇보다 작업물에 더 가까이 접근하여 작업할 수 있으므로 공간 절약에 도움이 될 수 있습니다.

관절형 로봇
6축 및 7축 관절 로봇의 인기는 6자유도가 제공하는 뛰어난 유연성을 반영합니다. 프로그래밍이 간편하고 자체 컨트롤러가 제공되며, 사용자 친화적인 티칭 펜던트를 통해 동작 순서와 I/O 활성화를 프로그래밍할 수 있습니다. 특정 모델의 경우 3미터가 넘는 상당한 작업 반경을 자랑합니다. 이러한 다양한 크기 덕분에 관절 로봇은 자재 또는 완제품의 생산 및 이동과 관련된 수많은 산업 및 응용 분야에 적합합니다.

설계상 관절형 로봇은 다른 용도로 활용할 수 없는 공간과 작업 공간을 차지합니다. 또한 접근할 수 없는 주변 공간의 특정 위치나 방향을 가지는 특이점도 존재합니다. 이러한 공간적 제약으로 인해 로봇은 작업자가 있는 구역에서 자주 사용되므로 더욱 복잡한 안전 조치가 필요합니다.

카르테시안 로봇
카르테시안 또는 선형 로봇은 일반적으로 3D 응용 분야를 위해 로봇 팔 끝에 선형 액추에이터 및/또는 회전 액추에이터가 장착된 저렴한 로봇입니다. 이러한 로봇은 적응성이 뛰어나고 설치 및 유지 관리가 용이합니다. 각 축의 이동 거리와 크기는 응용 분야에 맞게 맞춤 설정할 수 있습니다. 로봇 팔의 도달 거리와 하중은 서로 독립적이며 연동되지 않습니다. 선형 축은 수행하는 기능에 맞게 다양한 설계로 제공됩니다.

직교 좌표계 로봇의 주요 한계는 상대적인 유연성 부족입니다. 3축 직선 운동과 4번째 축을 중심으로 한 회전은 쉽게 구현할 수 있지만, 두 개 이상의 축을 중심으로 회전하려면 모션 컨트롤러를 추가해야 합니다. 또한 직교 좌표계 로봇은 물 유입에 대한 충분한 보호 기능을 제공하지 못하기 때문에 세척이 필요한 환경에서는 거의 사용되지 않습니다. 설치 시 정밀성과 꼼꼼함이 요구됩니다. 특히 대형 시스템의 경우 각 축을 신중하게 정렬해야 하고 표면 평탄도 또한 충분해야 합니다.

SCARA 로봇
SCARA 로봇은 경량 작업에 적합하게 설계되었습니다. 관절형 로봇의 간소화된 버전으로, 단순한 구조와 작은 크기 덕분에 조립 라인에 쉽게 통합할 수 있습니다. SCARA 로봇은 높은 정확도로 매우 빠른 사이클 타임을 달성할 수 있습니다. 특히 정밀한 공차를 요구하는 공간에 부품을 삽입하는 작업과 같이 움직임 중에도 로봇의 강성을 유지하는 데 매우 능숙하여, 다양한 픽앤플레이스 작업 및 소형 부품 처리 작업에 비용 효율적인 선택이 될 수 있습니다.

델타 로봇
델타 로봇은 분당 최대 300개의 제품을 집어 올릴 수 있는 빠른 속도로 유명합니다. 장착 방식이 작업 영역 위에 위치하여 공간 손실을 최소화합니다. 복잡한 분류 및 포장 작업에서 무작위로 배치된 제품을 집어 올리기 위해 비전 시스템과 함께 사용되는 경우가 많습니다. 관절형 로봇 및 SCARA 로봇과 ​​마찬가지로, 간편한 프로그래밍을 위해 티치 펜던트가 일반적으로 제공됩니다. 델타 로봇은 식품 생산 분야에서 많이 사용되지만, 직교 로봇과 마찬가지로 주변 환경으로부터 추가적인 차폐 또는 분리가 필요할 수 있습니다.

협동 로봇
협동 로봇, 즉 코봇은 비교적 최근에 개발된 기술이지만, 안전한 인간-기계 상호작용을 가능하게 하는 데 있어 유망한 미래를 지니고 있습니다. 작업자와 로봇 간의 직접적인 협업을 가능하게 함으로써, 코봇은 산업 자동화 통합 방식에 대한 이해를 넓혀주고 있습니다. 코봇은 관절형, 직교형, SCARA형, 델타형 등 다양한 종류가 있지만, 현재까지는 대부분 관절형으로 분류됩니다. 코봇은 4~35kg의 적재 용량을 가지며, 크기와 작업 범위(그리고 가격)는 적재 용량에 따라 달라집니다. 최대 7축을 가진 모델도 있으며, 이러한 모델은 인체공학적으로 특히 어려운 작업들을 수행할 수 있습니다. 코봇은 독립적인 생산 라인 로봇으로도 활용되고 있습니다.

선택을 내리세요
로봇공학에 투자할 때는 최종 결정을 내리기 전에 적용 분야의 모든 측면을 고려해야 합니다. 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다.

도달 거리 및 탑재량.

로봇 선정 과정에서 가장 먼저 고려해야 할 기준은 바로 이러한 요소들입니다. 이 요소들을 고려하면 적합한 로봇 옵션 목록을 즉시 좁힐 수 있습니다. 예를 들어, 크고 무거운 하중을 처리해야 하는 경우 경량화 기술은 고려 대상에서 제외됩니다. 반대로, 도달 거리가 길지만 탑재물의 무게가 가벼운 경우에는 저렴한 직교 좌표계 로봇으로도 충분할 수 있습니다.

유연성.

5축 또는 6축 자유도가 필요한 응용 분야에서는 관절형 로봇이 유일한 해결책일 수 있습니다. 만약 그렇다면, 한두 대의 로봇만 필요한 가격에 민감한 기업이라면 중고 로봇을 활용하는 것도 하나의 선택지가 될 수 있습니다. 하지만 소형 부품 위치 지정 및 적재, 전자 부품 삽입, 박스 및 공작기계 적재와 같이 2축 또는 3축으로 충분한 간단한 응용 분야에서는 필요 이상으로 많은 축을 가진 로봇에 비용을 지불할 필요가 있을까요?

속도.

해당 애플리케이션에 델타 로봇처럼 높은 픽업 속도가 필요한가요, 아니면 카르테시안 갠트리 로봇이나 SCARA 로봇처럼 픽업 속도가 낮은 로봇으로도 충분한가요?

공간 및 면적.

기계 및 생산 라인 설치 공간은 점점 더 중요한 계획 고려 사항이 되고 있습니다. 바닥 공간은 비용이 많이 들기 때문에 기업들은 작업장 레이아웃을 최적화하고자 합니다. 카르테시안 및 델타 로봇은 다른 기술에 비해 수직 공간만 손실되므로 분명한 이점을 제공합니다. 수직 공간 손실은 일반적으로 상대적으로 덜 중요합니다.

엔지니어링 및 프로젝트 개발.

설계, 조립, 설치 및 시운전에 소요되는 시간과 비용은 비교 비용 산정에 반드시 포함되어야 하며, 특히 로봇을 더 큰 기계나 시스템에 통합하는 경우에는 더욱 그러합니다. 로봇의 수령 및 조립 지연은 전체 프로젝트를 지연시킬 수 있습니다.

유지보수성, 수리성 및 가용성.

예기치 않은 가동 중단은 모든 생산 관리자의 악몽입니다. ​​로봇은 유지보수 및 수리가 비교적 쉬워야 합니다.

표준화.

회사나 업계 내에서는 선택한 로봇이 가장 이상적으로 적합하거나 가장 저렴하지 않더라도 업무를 수행할 수 있다면 비즈니스적인 측면에서 타당한 고려 사항이 될 수 있습니다. 때로는 잘 알려진 길이 가장 쉽고 위험 부담이 적은 길이 될 수 있습니다.

로봇 기술의 확산으로 모든 규모의 기업이 자동화의 이점을 누릴 수 있게 되었습니다. 최적의 로봇은 단순히 투자 대비 생산성 향상과 기술적 요구 사항 충족뿐만 아니라 공장 안전, 공간 활용, 초기 투자 비용 및 사후 지원과 같은 관련 요소까지 고려하여 용도에 가장 적합한 로봇입니다.