iREX 2017, 도시바기계 부스에서 바라보다

이번 ‘2017 동경국제로봇박람회(iREX 2017)’는 기대 이상으로 볼거리가 많았다. 로봇강국인 일본에서 메이저 기업들을 비롯해 다양한 시도를 하고 있는 로봇 업체들이 전시회에 출품해 로봇의 현재와 미래를 아우르는 모습을 즐길 수 있었다.

특히 이번 전시회에서 눈에 띄었던 것은 전자 부품 및 스마트폰 관련 시장에 적용될 수 있는 로봇이 증가했다는 점과, 그간 데모로만 시연되던 의료, 농업용 로봇이 실제로 적용되는 단계라는 부분이었다. 이는 2년 전 개최된 iREX 2015와 확연히 달라진 변화였다.
의료 및 농업용 로봇은 인구 감소와 노령화에 대한 일본의 절박함을 투영하는 듯했다. 이 두 분야에서의 로봇 경쟁력은 결국 노령화를 타개하는 하나의 대책이자, 지속적으로 줄어들고 있는 인구에 대한 대안이기 때문이다.

한편 도시바기계 부스의 경우 TVM시리즈를 이용해 자동차 부품 시장에 진입을 시도했다는 점과, 전자 부품 시장에  최적화된 THE시리즈의 소개, 그리고 나날이 증가하고 있는 비전 시스템 인터페이스에 대응해 TSAssist가 비전 캘리브레이션(Vision Calibration)을 탑재했다는 점, 2대 이상의 로봇이 동시에 같은 장소를 공유하며 작업할 때 충돌을 방지하는 기능을 보여주었다는 점이 지난 전시회와 차별화된 부분이다.

이전에 도시바기계 로봇 라인업은 대략 30여 종 이상의 스카라 로봇과 소형 다관절로봇으로 구성되어 있어 자동차 부품 제조 시장에 진입이 일부 제한적이었으나, 이번 전시회에서는 본격적으로 자동차 부품 제조 인라인 시스템 구축을 위해 도시바기계가 시동을 걸었다는 것을 알 수 있었다.

 

TVM시리즈

 

 도시바 기계가 가지고 있는 수직다관절로봇 라인업은 페이로드 3~10㎏, 작업 반경 500~1,000㎜의 소형 로봇 위주였고, 이에 따라 전자부품, PCB, 스마트폰 가공 등의 분야에서 강점을 발휘했다.
그러나 2017년 5월 출시된 TVM시리즈는 최대 페이로드 20㎏, 최대 작업 반경 1,500㎜까지 대응 가능한 로봇으로, 자동차 부품 이송 및 조립 공정에 적합하다.

 

T(좌측부터)VM900(페이로드 20㎏), TVM1200(페이로드 15㎏), TVM1500(페이로드 10㎏)

측면에 T슬롯을 가지고 있기 때문에 TVL시리즈처럼 다양한 용도로 사용이 가능하고, 특히 전선과 공압 배관 정리를 간결하게 할 수 있는 것이 특징이며, 카메라 인터페이스(Camera Interface)를 위한 랜 케이블(Lan Cable)이 탑재되어 있다. Hand I/O를 제공함으로써 공압의 제어와 카메라를 손쉽게 연동시킬 수 있는 것도 장점이다.

 

비전 캘리브레이션

 

 

도시바기계 로봇을 프로그램하는 소프트웨어는 두 가지이다. 하나는 TSPC이고, 또 다른 하나는 TSAssist이다.

이 두 가지 모두 3D시뮬레이션이 가능하지만, 차이점은 TSAssist의 경우 외부의 3D데이터를 읽어 현장과 동일한 형태의 시뮬레이션이 가능하다는 점이다.

TSAssist에는 다양한 부가기능이 있는데, 그중 하나가 비전 캘리브레이션 기능이다. 이 기능은 점차 증가하고 있는 비전 시스템 인터페이스의 요구에 대해 간단하고, 저렴하면서도 사용자의 선택에 의한 비전 시스템 인터페이스가 가능하다.

특별하게 지정된 사양이나 규약이 없기 때문에 시리얼 통신이나 랜 통신이 가능한 장치는 모두 연결할 수 있고, 연결 설정 또한 매우 간단해 몇 번의 마우스 클릭만으로 설정을 완료할 수 있다.

이 작업이 끝나면 로봇 제어기 내부에 설정한 변환 테이블을 저장하게 되고, 수십 개의 카메라를 한 대의 로봇 제어기로 연결해 사용할 수 있다.

기본적인 연결 방법은 이전의 연결 방법과 크게 다르지 않다. 기존에는 도시바기계가 보유한 논 프로토콜 커뮤니케이션(Non-protocol Communication)으로 임의 순간에 데이터를 요청하고, 받는 방식이었으므로, 그 연장선상에서 변환 테이블을 가지고 있다는 의미이다.

캘리브레이션은 기본적으로 3Points면 변환 테이블을 구성할 수 있으나, 카메라 이미지의 외곽 부분의 왜곡 영상을 보상하기 위해 9개의 포인트데이터로 연산하는 방법을 사용하고 있다.

이번 전시에 출품을 한 담당자의 귀띔으로는 대략 150만~200만 원이면 카메라, 조명, PC를 구성해서 로봇에 적용 가능한 비전 시스템을 구성할 수 있다고 한다. 이는 공인된 비용이 아니지만, 개인적으로 이 정도 비용이라면 가능할 것으로 판단된다. 나아가 이미 비전을 사용하고 있고, 어느 정도 프로그램이 가능하다면 더욱 낮은 비용으로도 로봇과 비전을 함께 사용할 수 있는 시스템을 구성할 수 있다.

 

3D비전 솔루션

 

3D비전 솔루션은 이미 수년 전부터 일체형으로 개발·판매를 하고 있기 때문에 다양한 분야에 적용이 검토되고 있기도 하다. 이전에 도시바기계는 TV시리즈 또는 TVL시리즈의 로봇을 이용해 과일과 자동차 부품을 핸들링하는 시연을 했다. 3D비전은 농산물 등에 유용하게 적용될 수 있으며, 또한 자동차 부품과 같이 형상을 인식해 로봇이 핸들링을 해야 되는 경우에도 유용하게 사용할 수 있다.

이번 전시회에서는 자동차 부품을 인식해 나란히 정렬하는 어플리케이션을 구성했는데, 3D비전 소프트웨어는 TSVision으로서, 이미지의 3D데이터 입력 없이도 제품을 인식할 수 있는 기술과, 박스의 벽면 충돌방지를 스스로 판단하고 복수의 제품을 동시에 식별할 수 있다는 강점이 있다.

AR 데모 – 스카라 로봇
 증강현실(AR) 기술은 스마트폰의 앱으로도 사용되고 있고, 향후 가상현실의 근간이 되는 하나의 기술이다. 도시바기계는 이미 수년전부터 AR을 이용한 예방보전, A/S 등의 기술을 선보이고 있는데, 이는 원거리에 설치된 장비를 관리하는데도 유용하고, 로봇에 문제가 발생했을 때 숙련된 전문가의 도움을 바로 옆에서 받으면서 발생된 문제를 처리하는 효과도 기대할 수 있다. 또한 기술이 더욱 확장된다면 교육이나 현장 설치 시 조언이 필요한 경우에도 유용하게 사용할 수 있다.

현재 태블릿을 이용해 볼 수 있으나, 향후 구글글래스나 일반적인 스마트폰에서도 사용할 수 있어 많은 관심을 받고 있는 기술 중 하나이다.
엑트엔지니어링 역시 이와 관련된 동영상을 유투브에 업로드(유투브 ‘엑트엔지니어링’ 검색)해 많은 엔지니어들이 참고할 수 있도록 했다.

 

IoT+M(도시바기계의 IoT )
 IoT 기술은 생활 전반에 영향을 주기 시작했고, 산업 분야에도 다양하게 응용되는 상황이다. 원격지의 데이터를 모으고 이를 분석해 생산관리와 예방보전 등 다양한 결과를 도출하는 방향으로 발전하고 있다. 도시바기계가 ‘IoT+M’으로 명명한 이유는 산업 현장에 있는 다양한 의미를 M으로 함축했기 때문이다. 대략 5가지의 의미를 내포하고 있는데, 핵심 키워드는 Manufacturing이다.

IoT+M은 공장 또는 현장에서 발생하는 모든 데이터를 압축해 전송하고 데이터 서버에서 실시간으로 분석해 현재의 상태 모니터링 및 예측을 통한 다양한 의사 결정 시스템으로 연결되는 것을 의미한다. 이번에 전시장 장소가 협소해 한쪽의 모니터에만 동영상이 움직이고 있어 무심코 지나가는 참관객들이 많았으나, 매년 5월 도시바기계 누마즈 공장에서 개최되는 도시바기계 솔루션 페어에서는 공작기계, 로봇, 사출성형기, 다이캐스팅, 나노가공기 등의 데이터를 수집해 분석하는 일련의 과정을 확인할 수 있다.
한편 도시바기계 솔루션 페어는 접수 후 무료로 입장이 가능하다.

 

THE시리즈 – 스마트폰, 전자부품 시장을 위한 전략 기종

 

전자산업의 경우, 제조 단가 경쟁력을 위해 저임금 국가로 공장을 이전하는 경우가 많았으나, 이제 다른 대안을 찾아야 하는 시대를 맞이하고 있다. 베트남의 경우, 낮은 인건비로 인해 많은 공장들이 이전을 했으나, 이제는 임금 상승에 대한 부담과 다수의 기업들이 베트남에 집결하는 결과로 이어져 결국 새로운 방안, 즉 자동화를 할 수밖에 없는 상황인 것이다.

이에 최근 전자 업계는 이전과 달리 전자산업에 특화된 로봇을 요구하고 있는데, 전자부품 핸들링 로봇 등이 대표적이다. 가볍고, 빠르면서도 정밀도를 유지해야 되는 로봇이 요구되고 있는데, PCB 분야를 예로 들면 최근 Flexible PCB의 수요가 많이 증가했고, 이를 위한 핸들링 장비는 볼스크루를 사용하는 직교좌표로봇에서 리니어모터를 채용한 직교좌표로봇으로, 이제는 이보다 속도가 빠르고 정밀도를 유지할 수 있는 스카라 로봇으로 시장의 요구가 변화되고 있다.

이번에 도시바기계가 소개한 THE400은 Arm Length 400㎜, 싸이클타임 0.3sec 정도이고, 반복정밀도는 ±0.01㎜이다. 이는 최근 요구되고 있는 전자부품 및 스마트폰부품 핸들링과 조립에 최적화되어 있다.

충돌 방지

 

 

최근 점점 로봇의 작업 공간이 점차 협소해지고 있어 충돌 방지를 위한 기능이 필요하다. 로봇 간 충돌을 방지함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 도시바기계의 충돌 방지 기능은, 로봇 프로그램은 그대로 하되, 일부 파라메타 설정 및 조정 작업만으로 기능을 완성할 수 있다.

이번 전시회에서는 고정된 위치의 로봇 2대가 서로 충돌을 회피하며 작업하는 모습을 시연했으나, 최근 추세는 직교좌표로봇 위에 2대 또는 그 이상의 로봇이 탑재되어 충돌을 회피하고, 작업하는 것이다. 이 역시 엑트엔지니어링 공식 유투브를 통해 영상으로 확인할 수 있다.

 

시사점
 이번 iREX 2017에서는 화낙이 스카라 로봇을 공개했다. 지금까지 6축 수직다관절로봇과 겐코츠로 명명되는 델타로봇으로 영업을 했으나, 도시바기계 등 스카라 로봇 중심 기업들의 시장으로 발걸음을 옮기고 있는 것이다.

화낙의 스카라 로봇 출시는 그만큼 스카라 로봇 시장의 확대 가능성이 높다는 것을 반영한 움직임일 것이다. 스카라 로봇의 대략적인 크기는 330억 엔(약 3,300억 원)으로 추정된다고 하는데, 특히 스마트폰 부품 핸들링과 조립 시장의 성장으로 인해 향후 2~3년은 꾸준히 성장할 것으로 예상된다.

이러한 시장의 성장은 한국과 중국의 스마트폰 관련 기업들의 지속적인 투자가 전망되기 때문이다. 스카라 로봇 시장은 기존에 직교좌표로봇이 적용되던 어플리케이션에 일부 적용될 것이고, 또한 새로운 속도와 유연성이 요구되는 장비 개발 및 이전에 설치된 장비의 자동화로 인해 더욱 성장할 것이다.

이에 따라 스카라 로봇 메이커들은 다양한 기능과 형태의 개발이 필요하고, 그중 비전 시스템과의 손쉬운 연동, 컨베이어 동기 기능 등이 가능한 기업들은 시장 확대로 인한 수혜를 입을 것으로 예상된다.

이번 전시회에서는 이러한 분위기가 더욱 두드러지게 드러났다. 이전의 로봇 수요가 자동차를 중심으로 한 중후·장대한 로봇 중심이었다면, 최근에는 소형 로봇 수요가 확대되고 있으며, iREX 2017에서는 2년 전보다 이러한 기조가 더욱 뚜렷하게 나타났다.

최근 스카라 로봇뿐만 아니라 다양한 분야에서 로봇 사용이 확대되고 있다. 다수의 메이커들이 더욱 다양한 로봇을 만들어 내고 있고, 제조업 분야에서 사람이 할 수 있는 일은 점차 줄어들고 있다. 로봇 시장이 언제까지, 얼마나 확대될지는 알 수 없으나 한 가지 확실한 것은 준비되지 않은 사람들은 자비 없는 어려움에 봉착할 것이라는 점이다.

어쩌면 로봇의 발전으로 일자리를 잃는 것에 대한 불안감, 생산성 향상에 의한 가격 하락을 고민하는 것은 어리석은 생각일지도 모른다. 하지만 사람과 같이 협업하는 로봇이 누구를 행복하게 한다는 것일까? 누구와 같이 일은 하기 위해 필요한 로봇일까? 점점 더 가진 자들의 세상으로 바뀔 수밖에 없지 않을까? 그렇다면 우리는 무엇을 준비해야만 그나마 재앙을 피할 수 있을까? 이제는 이러한 고민을 해야할 때라고 생각한다.