한국기계연구원(원장 박천홍, 이하 기계연)이 산업용 로봇팔을 더 쉽고 안전하게 조작할 수 있는 ‘스마트 교시(敎示·teaching)* 장치’를 개발했다. 산업현장의 로봇팔 조작에 필요한 복잡한 장비와 전문가의 작업 단계를 단축시켜 쉽고 효율적인 작업이 가능하면서도 사람과 충돌을 예방하는 기능도 탑재하여 스마트 팩토리 확대에도 기여할 것으로 기대된다.

*교시(robot-teaching): 사람이 로봇에게 명령을 전달하여 새로운 작업을 가르치거나 가능한 작업을 수행하도록 하는 기술

 
기계연 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀은 로봇에 직접 부착하여 사람이 원하는 방향대로 로봇의 관절 축을 움직이거나 끝단의 위치를 조정할 수 있는 스마트 교시 장치를 개발했다. 로봇에 부착된 교시 장치를 직접 손으로 움직이는 만큼 작업 중 충돌을 감지하고 예방할 수 있는 기능도 포함시켜 안전성을 확보했다.

연구팀이 개발한 스마트 교시 장치는 로봇팔을 움직이는 ‘마우스’와 같다. 사용자가 로봇에 부착한 교시 장치를 손으로 잡고 마우스처럼 조작하면 장치가 로봇팔 제어기와 통신하며 로봇을 원하는 대로 움직일 수 있다. 교시 장치에 가해지는 사용자의 조작 의도를 정확하게 측정하고, 이를 통신으로 로봇의 제어부에 전달하는 원리다. 연구팀은 사용자의 입력을 받기 위한 6자유도 마우스를 설계하고 필터링 알고리즘을 고안하여 신호 혼선 없이 6자유도의 움직임을 정확하게 구현하는데 성공했다.

스마트 교시 장치는 교시부와 충돌예측부로 구분된다. 충돌예측부는 로봇에 상시 부착되어 로봇제어기와의 연결을 담당하며, 거리 측정 센서를 내장하여 로봇 동작 중에 충돌을 예측할 수 있다. 교시부는 6자유도 마우스를 포함하여 사용자의 조작 입력을 받고 로봇의 좌표계 변환 및 교시점 저장 등 로봇교시에 필요한 기능을 가지고 있다. 교시부와 충돌예측부는 탈착이 가능하여 교시작업시 교시부를 충돌예측부에 부착하여 사용하고, 교시작업이 끝나면 분리 가능하도록 했다.