인공 지능형 공압 로봇
우리는 일상 생활에서 잡기, 붙잡기, 돌리기, 만지기, 타이핑 또는 누르기 등과 같이 다양한 작업을 수행하는 과정에서 손을 사용한다. 이와 관련하여 인간의 손은 힘, 손재주 및 훌륭한 운동 기술의 독특한 조합으로 이루어진 자연의 획기적인 도구다. Festo는 2019년 하노버 산업 박람회에서 공압 로봇 핸드 BionicSoftHand를 선보였다. 이렇게 인공 지능을 통해 자가 학습이 가능하며 인간의 손과 같이 자연을 모델로 하는 그리퍼인 BionicSoftArm으로 다양한 작업을 수행하는 협업 공간을 구성, 인간 - 로봇 협업에 최적의 솔루션을 선보였다.
우리는 일상 생활에서 잡기, 붙잡기, 돌리기, 만지기, 타이핑 또는 누르기 등과 같이 다양한 작업을 수행하는 과정에서 손을 사용한다. 이와 관련하여 인간의 손은 힘, 손재주 및 훌륭한 운동 기술의 독특한 조합으로 이루어진 자연의 획기적인 도구다. Festo는 2019년 하노버 산업 박람회에서 공압 로봇 핸드 BionicSoftHand를 선보였다. 이렇게 인공 지능을 통해 자가 학습이 가능하며 인간의 손과 같이 자연을 모델로 하는 그리퍼인 BionicSoftArm으로 다양한 작업을 수행하는 협업 공간을 구성, 인간 - 로봇 협업에 최적의 솔루션을 선보였다.
BionicSoftHand는 공압으로 작동되므로 사람과 안전하고 직접 협업할 수 있다. 인간의 손과는 달리, BionicSoftHand에는 뼈가 없고, 손가락은 공기 챔버가 있어 유연한 벨로우즈 구조로 이루어져 있다. 벨로우즈는 신축성이 있고 고강도의 실로 짜인 특수 3D 섬유 코트로 손가락에 싸여 있으며, 섬유로 구성되어 있기 때문에 구조물이 팽창하고 힘을 발생시키는 곳과 팽창이 방지되는 곳을 정확하게 결정할 수 있으며, 가볍고 유연하며 동시에 강한 힘을 발휘할 수 있다.
인공 지능
기계의 학습 방법은 인간의 학습 방법과 비슷하게 자신의 행동에 따라 긍정 또는 부정의 피드백을 받아 스스로 학습을 한다. BionicSoftHand는 강화 학습 방법을 사용한다. 즉, 특정 행동을 모방하는 대신 손에 단순히 목표를 부여하고 목표를 달성하기 위해 시행 착오 방법을 사용한다. 수신된 피드백을 기반으로 작업이 성공적으로 완료될 때까지 점진적으로 작업을 최적화한다.
특히 BionicSoftHand는 12면 큐브를 회전시켜 사전에 설정된 면의 끝 부분을 위쪽으로 향하도록 한다. 필요한 동작을 구현하기 위하여 디지털 트윈의 도움을 받아 가상 환경에서 습득한다. 이 가상 환경은 컴퓨터 시각 및 인공 지능 알고리즘을 통해 카메라의 깊이 감지 데이터를 사용하여 만들어진다.
정확한 제어를 위한 피에조 밸브
BionicSoftHand 튜브 세팅을 최소화하기 위하여 개발자는 손에 직접 장착되는 소형의 디지털 제어 밸브 터미널을 특별히 설계하여 그리퍼 핑거를 제어하기 위한 전체 로봇 암을 통해 튜브가 당겨지지 않아도 된다. 따라서 BionicSoftHand는 에어 공급 및 배기에 대해 각각 하나의 튜브로 신속하고 간편하게 연결 및 작동된다. 피에조 밸브를 사용하면 손가락의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있다.
BionicSoftArm: 하나의 로봇 팔, 모듈형 유연성 확보
공장에서 작업자의 수작업과 로봇의 자동화 작업 간의 엄격한 분리가 점점 더 희매지고 그들의 작업 범위가 중복되며 협업 작업 공간으로 합쳐지고 있다. 이러한 방식으로 미래에 인간과 기계는 안전상의 이유로 서로 차단할 필요 없이 동일한 작업물이나 컴포넌트에서 동시에 작업할 수 있게 된다.
BionicSoftArm은 Festo의 BionicMotionRobot의 추가 개발 제품으로, 모듈형 디자인으로 유연한 확장성이 확보되어 이에 따른 어플리케이션도 크게 확대되었다. 최대 7 개의 공압식 벨로우즈 세그먼트 및 로터리 드라이브와 결합할 수 있다. 이는 최대한의 유연성을 보장하므로 필요할 경우 가장 좁은 공간에서도 장애물을 해결할 수 있으며, 동시에 사람들과 안전하게 작업할 수 있다. 인간과 로봇의 직접적인 협업은 BionicSoftArm과 픽 앤 플레이스 (pick-and-place) 작업과 같은 고전적인 SCARA 어플리케이션에서 적용이 가능하다.
유연한 어플리케이션 가능성
모듈형 로봇 암은 설계 및 장착된 그리퍼에 따라 다양한 어플리케이션에 사용할 수 있다. 유연한 운동 역학 덕분에 BionicSoftArm은 사람과 직접 안전하게 상호 작용할 수 있다. 동시에 이러한 유연성을 통해 생산 환경의 여러 위치에서 서로 다른 작업에 쉽게 적용할 수 있다. 케이지 및 차단막과 같은 높은 비용의 안전 장치를 제거하면 전환 시간이 단축되므로 경제적이고 유연하게 사용할 수 있다.
Bionic FinWave: 독특한 핀 드라이브가 있는 수중 로봇
자연은 수영 동작을 구현하기 위한 최적의 구동 시스템이 어떠해야 하는지 알려준다. 앞으로 나가기 위해, 마린 플라나리아와 세피아는 그들의 전체 몸통에 있는 지느러미가 연속적인 파도를 만든다. BionicFinWave의 경우, Festo의 생체 모방형 로봇 팀은 이 물결 모양의 지느러미 운동에서 영감을 받았다. 몸쪽의 근육을 교대로 수축시킴으로써 일어나는 몸의 굴신운동을 통해 물을 뒤로 밀면 앞으로의 추력이 발생한다. 이 원리는 BionicFinWave가 아크릴 튜브 시스템을 통해 전방 또는 후방으로 움직인다.
실리콘으로 만들어진 두 개의 측면 핀은 별도의 지지 요소가 필요하지 않다. 두 개의 핀은 9 개의 작은 레버 암의 왼쪽과 오른쪽에 부착되어 있으며 두 개의 서보 모터로 전원이 공급된다. 인접한 두 개의 크랭크 샤프트는 레버에 힘을 전달하여 두 개의 핀을 개별적으로 움직여 서로 다른 샤프트 패턴을 생성할 수 있다. 그들은 특히 느리고 정밀한 이동에 특히 적합하며, 스크류 드라이브와 비교했을 때 적은 소용돌이가 발생한다. 유니버설 조인트는 각 레버 세그먼트 사이에 위치하여 크랭크 샤프트가 유연하도록 한다. 이를 위해, 조인트 및 커넥팅 로드를 포함하는 크랭크 샤프트는 3D 프린팅 공정을 사용하여 하나의 플라스틱으로 만들어진다.
다양한 컴포넌트의 지능적 상호 작용
BionicFinWave 몸체의 여러 컴포넌트들도 3D로 인쇄되어 복잡한 형상을 구현, 부양 유닛으로 작동하며 동시에 전체 제어 및 조절 기술은 방수가 되어 안전하게 설치되고 매우 좁은 공간에서도 동기화가 가능하다.
프로세스 오토메이션을 위한 새로운 접근 방법
Festo의 Bionic Learning Network는 액체에서의 자율 로봇 및 새로운 동력 전달 장치 기술로 향후 작업에 대한 아이디어를 제안하고 있다. 물, 폐수 처리 기술 또는 프로세스 오토메이션의 다른 영역인 검사, 측정, 데이터 수집과 같은 작업에 BionicFinWave와 같은 컨셉을 개발, 적용하는 것 또한 검토 가능하다.
훼스토 회사 소개:
훼스토(Festo AG)는 독일의 에슬링겐 암 네카(Esslingen am Neckar)에 본사가 있는 글로벌 기업이다. 이 회사는 공압 및 전기 자동화 기술을 35 개 이상의 산업 분야에서 30 만개의 공장 자동화 및 프로세스 오토메이션 고객에게 공급한다. 전세계 176 개국에서 제품 및 서비스를 이용할 수 있다. 훼스토는 전 세계 61개국 250 개 지사에 21,200 명이 근무하고 있고, 2018 년에 약 32 억 유로의 매출을 올렸다. 매년 매출의 약 8 %를 연구 개발에, 1.5 %를 교육에 투자한다. 그러나 교육은 훼스토의 직원에게만 제공되는 것은 아니다. 훼스토 교육사업부는 고객, 학생 및 연수생을 대상으로 자동화 기술 분야의 교육 프로그램을 제공한다.
추가 정보:
보도 자료 텍스트 및 사진은 www.festo.com/press에서 온라인으로 확인할 수 있다.
(모바일 http://m.festo.com/press)
문의 사항:
한국훼스토(주)
마케팅팀 정근영 과장
전화 번호: +82-2-850-7365
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