| 기계공학 Mechanical Engineering | ||
| {{{#!wiki style="margin:0 -10px -5px; min-height:2em; word-break:keep-all" {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] {{{#!wiki style="margin:-8px -1px -11px" | 기반 학문 | |
| 물리학{고전역학(동역학 · 정역학(고체역학 · 재료역학) · 진동학 · 음향학 · 유체역학) ·열역학} · 화학{물리화학(열화학) · 분자화학(무기화학)} · 기구학 · 수학{해석학(미적분학 · 수치해석 · 미분방정식 · 확률론) · 대수학(선형대수학) · 이산수학 · 통계학} | ||
| 공식 및 법칙 | ||
| 뉴턴의 운동법칙 · 토크 · 마찰력 · 응력(전단응력 · 푸아송 비 · /응용) · 관성 모멘트 · 나비에-스토크스 방정식 · 이상 기체 법칙 · 차원분석(버킹엄의 파이 정리) | ||
| <colbgcolor=#CD6906,#555555> 기계공학 관련 정보 | ||
| 주요 개념 | 재료(강성 · 인성 · 연성 · 취성 · 탄성 · 경도 · 강도) · 백래시 · 피로(피로 파괴) · 페일 세이프(데드맨 스위치) · 이격(공차 · 기하공차) · 유격 · 자유도 · 방열 · 오버홀 · 열효율 · 임계열유속 · 수치해석(유한요소해석 · 전산유체역학 · 전산응용해석) | |
| 기계 | 공작기계 · 건설기계 · 농기계 · 수송기계(자동차 · 철도차량 · 항공기 · 선박) · 광학기기(영사기 · 카메라) · 로봇 · 시계 | |
| 기계설계·기계제도 | 척도 · 표현 방식(입면도 · 단면도 · 투상도 · 전개도) ·도면(부품도 · 제작도 · 조립도) · 제도용구(제도판 · 샤프 · 자 · 삼각자 · 컴퍼스 · 디바이더 · 템플릿) · CAD | |
| 기계요소 | 하우징 · 결합요소(나사 · 리벳 · 못 · 키 · 핀) · 동력 전달 요소(베어링 · 기어 · 톱니바퀴 · 체인 · 벨트 · 도르래 · LM · 가이드 · 볼스크류 · 축 · 슬리브 · 커플링 · 캠 · 크랭크 · 클러치 · 터빈 · 탈진기 · 플라이휠) · 관용 요소(파이프 · 실린더 · 피스톤 · 피팅 · 매니폴드 · 밸브 · 노즐 · 디퓨저) · 제어 요소(브레이크 · 스프링) · 태엽 · 빗면 | |
| 기계공작법 | 공작기계(선반(범용선반) · 밀링 머신(범용밀링) · CNC(터닝센터 · 머시닝 센터 · 3D 프린터 · 가공준비기능 · CAM)) · 가공(이송 · 황삭가공 · 정삭가공 · 드릴링 · 보링 · 밀링 · 워터젯 가공 · 레이저 가공 · 플라즈마 가공 · 초음파 가공 · 방전가공 ) · 공구(바이트 · 페이스 커터 · 엔드밀 · 드릴 · 인서트 · 그라인더 · 절삭유) · 금형(프레스 금형) · 판금 | |
| 기관 | 외연기관(증기기관 · 스털링 기관) · 내연기관(왕복엔진(2행정 기관 · 4행정 기관) · 과급기 · 가스터빈 · 제트 엔진) · 유체기관(풍차 · 수차) · 전동기 · 히트펌프 | |
| 기계공학 교육 · 연구 | ||
| 관련 분야 | 항공우주공학 · 로봇공학 · 메카트로닉스 · 제어공학 · 원자력공학 · 나노과학 | |
| 학과 | 기계공학과 · 항공우주공학과 · 조선해양공학과 · 로봇공학과 · 금형공학과 · 자동차공학과 · 기전공학과 · 원자력공학과 | |
| 과목 | 공업수학 · 일반물리학 · 4대역학(동역학 · 정역학 · 고체역학 · 유체역학 · 열전달) · 수치해석 · 프로그래밍 · 캡스톤 디자인 | |
| 관련 기관 | 국가과학기술연구회(과학기술분야 정부출연연구기관) | |
| 자격증 | 기계 관련 자격증 · 항공기 관련 자격증 | |
[clearfix]
1. 개요
로봇 그리퍼(Robot Gripper)
로봇 그리퍼는 물체를 쥐고 조작할 수 있게 해주는 장치이다.
그리퍼를 설명하는 가장 쉬운 방법은 사람의 손을 생각하는 것이다. 손과 마찬가지로 그리퍼를 사용하면 물체를 잡고, 조이고, 다루고, 풀 수 있다.
그리퍼는 자동화 시스템의 한 구성 요소이며 로봇에 부착할 수도 있고 고정 자동화 시스템의 일부일 수도 있다. 다양한 스타일과 크기의 그리퍼가 존재하므로 용도에 맞는 올바른 모델을 선택할 수 있다.
2. 주요 기능
로봇 그리퍼가 수행할 수 있는 기능들은 다음과 같다.1. 물체 집기 : 로봇을 이용하여 자동화 시스템이 있는 제조업에서 부품을 조립하거나 물체를 이동시키는 작업을 수행할 수 있다.
2. 물체 회전 및 조작 : 그리퍼는 집은 물체를 원하는 각도로 회전하거나 조작할 수 있습니다. 이는 물체의 위치를 정확하게 조절하거나 특정 작업을 수행하기 위해 필요한 경우에 사용됩니다.
3. 패킹 및 포장 : 그리퍼는 제품을 포장하거나 상자에 담는 작업에도 활용된다. 제품의 안전한 포장과 배치를 보장하여 생산 효율성을 향상시킨다.
로봇 그리퍼의 형태와 원리는 다양하며, 집게 그리퍼, 감압 그리퍼, 진공 그리퍼, 자석 그리퍼 등 다양한 종류가 있다. 각각의 그리퍼는 특정 작업에 적합하도록 설계되어 있으며, 로봇의 목적과 환경에 따라 선택적으로 사용된다.
3. 역사
20세기 초, 숫자나 기호로써 구성된 정보를 이용하여 기계의 운전을 자동으로 제어해주는 NC기계의 발명과 컴퓨터의 인기 그리고 집적 회로의 발명은 산업용 로봇 그리퍼 기술의 탄생의 도움을 주었다.처음으로 개발된 로봇 그리퍼의 이름은 Unimate로 Inland Fisher Guide Plant의 General Motors 조립 라인에서 작업한 제품이다.
이 기술을 발명한 사람은 George Devol이고 Devol이 특허 출원을 할 당시 이 기계를 다음과 같이 설명하였다.
"본 발명은 기계의 자동운전, 특히 핸들링장치 및 이에 적합한 자동제어장치에 관한 것이다."
기술의 초기에는 무겁고 위험하며 단조로운 작업만을 맡기며 인간이 하기 불편한 것들만 하였다.
예를 들어 이 기술은 조립 라인에서 다이캐스팅을 운반하고 이러한 부품을 자동차 차체에 용접하는 작업을 수행했는데, 이는 작업자에게 위험한 작업이었다. 조심하지 않으면 독성 연기에 중독되거나 팔다리를 잃을 수도 있었다
점점 복잡한 모션을 만들고, 외부 센서를 장착하고 용접, 연삭, 디버링 및 조립과 같은 프로그램들이 추가되며 더욱 다양한 부분에 사용할 수 있게 되었다.
#
이후 우리가 일반적으로 사용하는 로봇 그리퍼는 1969년에 발명되었다.
이름은 'The Stanford Arm'이며 이 기술을 발명한 사람은 Victor Scheinman이다.
'The Stanford Arm'은 전기로 작동하며 컴퓨터로 통제되는 첫 로봇 그리퍼이며 현재 나와있는 대부분의 로봇 그리퍼의 시초이다.
그 이후 더욱 정교한 조립기, 압력 센서, 마이크로 컴퓨터가 내장된 'The Sliver Arm'은 1974년에 발명되며 로봇 그리퍼 기술의 대중화가 시작되었다.
1970년대 중반에는 실제로 산업용 로봇 시장이 호황을 누리며 연간 시장 성장율이 약 30%에 육박하며 오늘날과 같은 로봇 산업이 나타나게 되었다.
로봇 그리퍼 기술의 종류에서 서술될 전기 그리퍼, 마그네틱 그리퍼와 같은 기술들은 시대의 필요에 맞게 제작되면서 자세한 기술의 시초에 대해서는 발견이 불가하였고 활용되는 분야가 유행하던 시기에 처음으로 제작될 것으로 예상된다.
4. 분야
로봇 그리퍼 기술은 다양한 분야에서 활용되며, 그 활용 정도는 산업 및 기술 발전에 따라 지속적으로 증가하고 있다. 몇 가지 주요 분야와 쓰이는 정도는 다음과 같다:1.제조업:
- 부품 조립 및 제조: 제조업에서 가장 일반적으로 로봇 그리퍼가 사용되는 방식 중 하나는 부품 조립 및 제조이다. 로봇 그리퍼는 다양한 크기와 형태의 부품을 집고 움직여 제품을 조립한다. 이렇게 하면 반복적인 과정에서 인간의 노동을 대체하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
- 원재료 및 원자재 처리: 로봇 그리퍼는 원재료 및 원자재를 다루는 데 사용된다. 예를 들어 금속 재료, 플라스틱 파트, 유리 판 등을 운반하고 가공하는 데 활용된다.
- 포장 및 패키징: 제조업에서 제품의 포장 및 패키징은 중요한 단계이다. 로봇 그리퍼는 제품을 상자에 넣거나 포장재를 적용하고 라벨을 붙이는 작업을 자동화하는 데 사용된다.
- 품질 검사: 제품의 품질 검사는 제조과정에서 중요한 단계 중 하나이다. 로봇 그리퍼를 사용하여 제품의 외관, 치수, 무게 등을 검사하고 불량품을 식별하며 높은 정밀도로 검사를 수행할 수 있다.
- 물류 및 자동 창고 관리: 제조업에서 원자재와 제품을 저장 및 이동하는 데 로봇 그리퍼를 사용하여 물류 및 창고 관리 프로세스를 효율화한다. 제품을 적재하고 언로딩하며 재고를 추적하는 데 활용된다.
- CNC 기계와 통합: 컴퓨터 숫자 제어(CNC) 기계에서 로봇 그리퍼는 워크피스를 조작하고 부품을 고정하며 가공 작업을 자동화하는 데 사용된다. CNC 기계와 통합되어 정밀한 가공 작업을 수행한다.
2.물류 및 창고 관리:
- 물류 센터 내 원재료 및 제품 이동: 물류 센터나 창고에서 상품을 운송하고 이동하는 데 로봇 그리퍼가 사용된다. 로봇 그리퍼는 상품을 집고 이동하는 역할을 수행하여 물류 작업의 효율성을 향상시킨다. 이로써 상품의 물류 과정이 자동화되고 작업 속도가 향상된다.
- 제품 적재 및 언로딩: 물류 센터에서 제품을 차량에 적재하거나 창고에서 제품을 언로딩하는 작업에서 로봇 그리퍼가 사용된다. 로봇 그리퍼는 다양한 크기와 형태의 상품을 안전하게 집고 이동하며 제품의 적재 및 언로딩 과정을 자동화다.
- 주문 피킹 및 포장: 로봇 그리퍼는 고객 주문에 따라 제품을 선별하고 포장하는 과정에서 사용된다. 주문 피킹 작업은 로봇 그리퍼가 창고에서 특정 제품을 찾아내고 준비하는 작업을 의미한다. 이를 통해 주문 처리 시간을 단축하고 정확도를 높일 수 있다.
- 재고 관리 및 위치 추적: 로봇 그리퍼는 물류 센터 내의 재고를 관리하고 추적하는 데 사용된다. 로봇 그리퍼가 재고의 위치를 정확하게 파악하고 필요한 때에 재고를 이동하거나 재고 수준을 모니터링할 수 있어 재고 관리 프로세스를 최적화한다.
3.의료 분야:
- 로봇 지원 수술: 수술 로봇은 외과 수술을 보조하거나 수술자의 동작을 제어하는 데 사용된다. 로봇은 미세한 움직임과 높은 정밀도로 수술을 수행한다.
- 원격 수술: 로봇 수술은 원격 지역에서 수술자가 환자를 직접 조작하지 않고도 수술을 수행할 수 있도록 도와줍니다. 이것은 장거리 의료 서비스를 제공하는 데 특히 유용합니다.
- 의료 진단 및 영상 검사: 의료 로봇은 환자의 의료 이미지를 스캔하고 분석하여 진단과 치료 계획을 지원한다. 이를 통해 의사와 의료진은 정확한 진단 및 치료 결정을 내릴 수 있다.
- 내시경 로봇: 내시경 로봇은 의료 영상 검사 및 진단을 수행하기 위해 사용된다. 로봇은 소형 카메라와 도구를 삽입하고 환자의 내부를 검사하며, 진단적 및 수술적 절차에 도움을 준다.
- 재활 로봇: 재활 로봇은 환자의 근육 강화, 움직임 재교육 및 재활 훈련을 위해 사용된다. 물리 치료사와 함께 환자의 움직임을 개선하는 데 도움을 준다.
- 의료 로봇 치료: 의료 로봇은 신경계통 장애, 근육 이상 및 기타 신체적 문제를 가진 환자에게 의료적 치료를 제공하는 데 사용된다. 이러한 로봇은 정확한 치료와 실시간 모니터링을 통해 환자의 상태를 관리한다.
4.농업:
- 작물 수확: 농업 로봇 그리퍼는 작물 수확을 자동화하는 데 사용된다. 이러한 로봇은 작물을 식별하고 성숙한 작물을 수확하며, 인간 노동력을 대체할 수 있다. 이는 작업의 효율성을 높이고 수확 시간을 단축시킨다.
- 농작물 분류 및 포장: 로봇 그리퍼는 수확한 농작물을 분류하고 포장하는 데 사용된다. 농작물의 크기, 모양 및 품질을 검사하고 자동으로 적절한 포장 및 분류 작업을 수행한다.
- 농지 관리: 로봇 그리퍼는 농지 관리 작업에 활용된다. 이러한 로봇은 농지의 토양 조사, 비료 및 농약의 적정 사용, 작물 상태 모니터링 및 농지 내 거래 작업 등을 수행할 수 있다.
- 농산물 운송: 로봇 그리퍼는 농산물을 운송하고 저장하는 데 사용된다. 농작물을 적절한 저장 공간으로 이동하거나 시장으로 운송하는 작업을 자동화하며 물류 및 운송 비용을 절감할 수 있다.
- 작물의 건강 모니터링: 로봇 그리퍼는 농작물의 건강을 모니터링하고 질병, 해충, 스트레스 또는 수분 부족과 같은 문제를 감지할 수 있다. 이를 통해 농부들은 작물의 상태를 실시간으로 파악하고 적절한 조치를 취할 수 있다.
- 농업 자동화: 농업 로봇 그리퍼는 농업 작업을 자동화하고 생산성을 향상시키는 데 기여한다. 예를 들어, 어떤 로봇은 토양 조작, 물 주기, 제초, 건초 제거 등의 작업을 수행할 수 있다.
- 정밀 농업: 로봇 그리퍼 기술은 농작물에 정밀한 농업 관리를 제공한다. GPS 및 센서를 활용하여 농작물에 필요한 자원을 정확하게 공급하고, 농지 관리 결정에 관한 데이터를 수집한다.
5.우주 로봇:
- 탐사 : 로봇 그리퍼는 우주 탐사 임무에서 우주선 및 로버에 장착되어 외부 공간에서 작업을 수행하는 데 사용된다. 그리퍼는 우주선 표면을 고정하고 필요한 도구를 사용하여 표본 수집, 수리, 조립 또는 기타 작업을 수행할 수 있다.
- 위성 유지 보수: 위성은 우주에서 오랜 시간 동안 작동하며, 때로는 수리 및 유지 보수가 필요하다. 로봇 그리퍼는 위성의 부품 교체, 소프트웨어 업그레이드 및 기타 유지 보수 작업을 수행하기 위해 사용된다. 이렇게 하면 위성의 수명을 연장할 수 있다.
- 우주 정거장: 국제 우주 정거장 및 다른 우주 정거장에서 로봇 그리퍼는 모듈 및 장비의 설치, 유지 보수 및 수리 작업에 사용된다. 로봇은 우주 정거장의 구조물에 부착되어 작업을 수행하며, 우주 비행사의 안전을 보장한다.
- 쓰레기 수거: 우주 활동 중에 발생하는 우주 쓰레기는 위험 요소가 될 수 있다. 로봇 그리퍼는 우주 쓰레기를 회수하고 안전한 위치로 이동하는 데 사용된다. 이를 통해 우주 환경을 보호하고 미래의 우주 임무를 위한 안전성을 확보한다.
- 유용한 자원 획득: 로봇 그리퍼는 우주에서 희귀한 자원을 획득하는 데도 사용된다. 예를 들어, 어떤 행성에서 수집한 자원은 연료 또는 원료로 사용될 수 있으며, 로봇 그리퍼는 이러한 자원을 채취하고 저장하는 데 사용된다.
6.기타 분야:
- 로봇 그리퍼는 건설, 지질 탐사, 해양 조사, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용된다.
5. 기술의 종류
- 진공그리퍼 (Vacuum gripper)
- 작동 원리: 진공 그리퍼는 기계적으로 생성된 진공 압력을 사용하여 물체를 잡거나 들어올리는 원리로 작동한다.
그리퍼의 표면에 있는 흡착 패드는 물체에 부착되고, 진공 펌프를 통해 공기가 흡입되어 진공을 형성한다. 이로써 물체가 그리퍼에 안전하게 고정된다.
- 다양한 모양과 크기 대응: 진공 그리퍼는 다양한 모양, 크기 및 무게의 물체를 쥐거나 이동시킬 수 있다. 그리퍼 패드는 물체의 형태와 크기에 맞게 사용자 지정할 수 있다.
- 안전한 작업: 진공 그리퍼는 물체를 강하게 쥐는 것이 아니라 흡착하여 들어올리기 때문에 표면을 손상시키거나 물체를 변형시키지 않는다. 이로써 물체를 안전하게 다룰 수 있다.
- 자동화 및 생산성 향상: 산업용 로봇에 부착된 진공 그리퍼는 자동화 프로세스에 사용되어 생산성을 향상시킨다. 로봇은 반복적이고 무거운 작업을 수행하거나 작업 환경이 어려운 상황에서 물체를 처리할 수 있다.
- 산업 분야의 활용: 진공 그리퍼는 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 예를 들어, 제조업에서는 제품을 조립하거나 포장하는 데 사용됩니다. 물류 및 창고 관리에서는 상자나 팔레트를 이동시키는 데 활용됩니다. 또한 식품 가공, 금속 가공, 세라믹 제조 및 로봇 기반 조립 라인 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
- 유연성: 진공 그리퍼는 그리퍼 패드를 교체함으로써 다양한 물체를 다룰 수 있습니다. 이러한 유연성은 다양한 작업에 적용할 수 있도록 해줍니다.
- 공압그리퍼 (Pneumatic gripper)
- 작동 원리
2. 그립핑 액츄에이터: 그리퍼에는 그립핑 액츄에이터라고 불리는 부품이 있다. 이 액츄에이터는 일반적으로 공압 실린더나 솔레노이드 밸브 등을 사용하여 제어된다.
3. 그립핑 압력: 압축 공기가 그립핑 액츄에이터로 공급되면 압력이 증가하고, 그리퍼의 그립핑 매커니즘(클로우, 펑거, 플랫 그리퍼 등)가 닫힌다. 이로써 물체를 안전하게 잡을 수 있다.
4, 물체 이동 또는 고정: 그리퍼가 물체를 안정적으로 잡으면, 로봇 팔, 자동화 시스템 또는 기타 장치를 통해 물체를 이동하거나 특정 위치에 고정시킨다.
5. 그립핑 해제: 작업이 완료되면 압축 공기의 압력을 낮추어 그립핑 액츄에이터를 열어서 물체를 놓게 된다.
- 장점:
2. 다양한 물체 적용: 다양한 크기, 형태, 무게 및 특성의 물체를 다룰 수 있어 다양한 응용 분야에 유용하다.
3. 신뢰성: 공압 그리퍼는 간단하며 내구성이 뛰어나므로 장시간 작동에도 신뢰성을 제공한다.
- 활용 분야:
2. 로봇 응용: 산업 로봇 팔에 부착하여 로봇이 물체를 집거나 이동하도록 돕는다.
3. 물류 및 창고 자동화: 상품을 옮기거나 적재, 언로딩하는 과정에서 사용된다.
4. 검사 및 테스팅: 제품 또는 부품을 테스트하거나 검사할 때 사용된다.
5. 조립 및 제조: 제품 조립 라인에서 부품을 조립하거나 처리하는 데 활용된다.
- 유압그리퍼
- 작동 원리
2. 그립핑 액츄에이터: 그리퍼에는 그립핑 액츄에이터라고 불리는 부품이 있다. 이 액츄에이터는 일반적으로 유압 실린더를 사용하여 제어된다.
3. 압력 전달: 유압 펌프가 유압 액체를 그립핑 액츄에이터로 전달하면 액츄에이터는 그립핑 매커니즘(클로우, 펑거, 플랫 그리퍼 등)를 움직여서 물체를 잡거나 고정한다.
4. 물체 이동 또는 고정: 그리퍼가 물체를 안정적으로 잡으면, 로봇 팔, 자동화 시스템 또는 기타 장치를 통해 물체를 이동하거나 특정 위치에 고정시킨다.
5. 그립핑 해제: 작업이 완료되면 유압 밸브를 조작하여 액츄에이터의 압력을 해제하고, 그립핑 매커니즘이 열린다. 이로써 물체가 놓아지게 된다.
- 장점:
2.고정도와 정확도: 유압 그리퍼는 고정도와 정확도를 제공하며, 물체를 정밀하게 조작할 수 있다.
3.내구성과 장수명: 유압 그리퍼는 내구성이 뛰어나며, 오랜 시간 동안 신뢰성 있게 작동한다.
- 활용 분야:
2. 자동화 생산 라인: 자동화된 제조 라인에서 제품을 조립, 패킹 또는 검사하는 데 사용된다.
3. 광산 및 채광: 광산 및 채광 산업에서 원료나 광물을 처리하고 운반하는 데 활용된다.
4. 자동차 제조: 자동차 조립 라인에서 자동차 부품을 조작하고 조립하는 데 사용된다.
5. 재활용 및 폐기물 관리: 재활용 시설에서 재료를 분류하고 처리하는 데 사용된다.
- 전기그리퍼 (Electric gripper)
- 작동 원리:
2. 그립핑 메커니즘: 전기 그리퍼에는 그립핑 매커니즘이 있으며, 이것이 물체를 잡거나 고정한다. 그립핑 매커니즘은 일반적으로 장력을 조절하거나 클로징 액션을 수행하여 물체를 안정적으로 고정한다.
3. 제어 시스템: 그리퍼의 작동은 제어 시스템에 의해 조절된다. 이 시스템은 전기 모터를 제어하고 그립핑 메커니즘의 동작을 조작한다.
4. 전원 공급: 전기 그리퍼는 전원 공급을 통해 전기력을 받아서 작동한다.
5. 물체 조작: 제어 시스템은 전기 모터를 통해 그립핑 메커니즘을 움직여서 물체를 집거나 고정한다.
- 장점:
2. 효율성: 전기 그리퍼는 에너지 효율적이며, 필요할 때 전력을 공급할 수 있다.
3. 다양한 응용 분야: 전기 그리퍼는 다양한 크기와 형태의 물체를 다룰 수 있어 다양한 산업 및 로봇 응용 분야에 적용할 수 있다.
4. 낮은 유지 보수: 전기 그리퍼는 유지 보수가 비교적 간단하고 저비용이다.
- 활용 분야:
2. 자동화 생산 라인: 제조업에서 제품을 운반, 조립, 패킹 또는 검사하는 데 사용된다.
3. 로봇 응용: 산업 로봇 팔에 부착하여 로봇이 물체를 집거나 이동하도록 돕는다.
4. 물류 및 창고 자동화: 창고에서 상품을 운반하거나 적재, 언로딩하는 과정에서 사용된다.
5. 검사 및 테스팅: 제품 또는 부품을 테스트하거나 검사할 때 사용된다.
6. 조립 및 제조: 제품 조립 라인에서 부품을 조립하거나 처리하는 데 활용된다.
- 마그네틱 그리퍼 (Magnetic gripper)
- 작동 원리:
2. 전원 제어: 마그네틱 그리퍼는 전원을 통해 자석을 활성화 또는 비활성화한다. 자석이 활성화되면 물체는 자석에 달라붙게 된다.
3. 물체 조작: 그리퍼의 제어 시스템은 자석을 활성화하거나 비활성화하여 물체를 집거나 놓을 수 있다.
- 장점:
3. 고정도와 정밀도: 마그네틱 그리퍼는 높은 정밀도와 고정도를 제공하여 정밀한 조작이 가능하다.
4. 속도와 반복성: 그리퍼의 작동은 빠르며, 반복성이 뛰어나므로 고속 프로세스에 적합하다.
5. 유지보수 필요성 감소: 마그네틱 그리퍼는 감소된 마찰과 미끄럼 현상으로 인해 부품의 마모가 적으며, 유지보수가 간단하다.
- 활용 분야:
2. 의료 기기: 수술 로봇이나 의료 장비에서 민감한 생체 조직을 조작하거나 고정하는 데 사용된다.
3. 재료 핸들링: 마그네틱 그리퍼는 미세한 입자, 센서, 혹은 실험 장비의 핸들링에 적용된다.
4. 정밀 제조: 정밀 부품을 생산하는 과정에서 사용되며, 정밀한 어셈블리 작업에 활용된다.
5. 로봇 응용: 로봇 팔이나 로봇 그리퍼에 부착하여 로봇의 물체 조작 기능을 개선하는 데 사용된다.
6. 기술의 장점
로봇 그리퍼 기술은 다양한 분야에서 사용되며 다음과 같은 장점을 가지고 있다:- 자동화와 생산성 향상: 로봇 그리퍼는 로봇의 자동화된 작업을 가능하게 하며, 인간 작업자와 함께 작업하는 것보다 빠르고 효율적으로 작업을 처리할 수 있다. 이로써 생산성이 향상된다.
- 정밀한 작업 수행: 로봇 그리퍼는 정확한 위치와 힘으로 물체를 조작할 수 있어 정밀한 작업을 수행할 수 있다. 이는 제조업, 조립 작업, 레이저 가공 등 다양한 분야에서 중요하다.
- 위험 작업 대체: 로봇 그리퍼를 사용하면 인간이 위험한 작업 환경에서 작업하지 않아도 되므로 안전성을 향상시킨다. 또한 유독 물질 다루기와 같은 위험한 물질을 처리하는 데도 적합하다.
- 연속 작업 및 무휴 운영: 로봇 그리퍼는 무휴로 작업할 수 있으며 연속적으로 작업을 수행할 수 있어 생산 라인의 효율성을 높이고 생산량을 유지할 수 있다.
- 비용 절감: 로봇 그리퍼를 도입하면 인력 비용을 절감할 수 있으며, 인적 오류를 줄이고 재작업을 방지하여 비용을 절감할 수 있다.
- 다양한 물체 처리 능력: 로봇 그리퍼는 다양한 형태, 크기, 무게의 물체를 다룰 수 있어 다양한 작업에 적용 가능하다.
- 공간 절약: 로봇 그리퍼는 일반적으로 공간을 효과적으로 활용하므로 작업 공간을 최적화할 수 있다.
- 정밀한 제어: 컴퓨터 제어와 센서 기술을 활용하여 로봇 그리퍼를 정밀하게 제어할 수 있어 다양한 작업을 수행할 수 있다.
로봇 그리퍼 기술은 제조업, 물류, 의료, 농업, 우주 탐사, 건설, 자동차 제조 및 기타 다양한 분야에서 사용되며, 이러한 장점들을 통해 효율성을 높이고 생산성을 개선하는 데 중요한 역할을 하다.
7. 한계
- 물체의 다양성과 형태
ex) 미끄럽거나 젖은 표면, 부서지기 쉬운 물체
- 정확도, 감지
고도로 발달한 로봇 그리퍼라면 위 문제들이 해결될 수도 있겠지만 현실적으론 많이 불가능하다. 작은 물체를 잡기위해선 최대한 정밀하게 이를 집어야하지만 만약 젖은 박스를 주워야한다면 최대한 표면적을 넓게하여 박스가 찢어지지 않게 그리퍼를 바꿔야하는데 이를 자유자재로 작동하기엔 아직 기술이 발전하지 못했다.
8. 실제 사례
1. 삼성웰스토리와 레인보우로보틱스의 협업
- 로봇 팔을 생산해내는 국내 기업 레인보우로보틱스가 삼성웰스토리와 협업하여 급식 조리에 최적화된 로봇팔을 개발하여 실제 급식 사업장에 도입, 확산해나가고 있다.
https://blog.naver.com/kips1214/223198733032
2. 산업통상자원부는 13일 만도넥스트M에서 방문규 장관 주재로 첨단 로봇산업 전략회의를 개최해 이같은 내용의 ‘첨단 로봇산업 비전과 전략’을 발표했다.
그 내용을 자세히 살펴보면, 첫째 2030년까지 민관 합동으로 3조원 이상을 투자해 기술, 인력, 기업 경쟁력을 강화한다.
그 일환으로 5개 하드웨어 기술과 3개 소프트웨어 기술 등 8대 핵심 기술을 확보한다. 또 첨단로봇 산업을 이끌어 갈 전문 인력 1만 5000명 이상을 양성하고, 매출액 1000억원 이상의 지능형 로봇 전문 기업도 30개 이상 육성한다.
https://blog.naver.com/mocienews/223292517240
3. 우리나라 CJ대한통운에서도 팔레트에 쌓인 상자들을 컨베이어벨트로 옮겨주는 ‘AI 로봇 디팔레타이저’를 사용화하는데 성공하였다. (이 로봇은 3D 이미지 감지, Ai 딥러닝 기술이 탑재되어 있어 상자의 모양과 높이가 달라도 한 번에 2개까지 옮길 수 있다.)
https://www.klnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=301218
4. 로봇 팔이 산업에만 쓰이는 것은 아니다. 카이스트와 서울대병원의 공동연구에서 팔을 움직일 때 발생하는 대뇌 피질 신호를 인공지능에 학습시켜 생각만으로 로봇 팔을 움직이는 기술을 개발하였다. -> 의료용으로 쓰이게 되어 팔이 없는 사람들을 위한 기계로도 쓰인다.
https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2022/10/24/4V7BUTYDCRA2HALZOLIGAFAZKA/
5. 한국스트라이커는 인공관절수술 로봇팔 ‘마코’를 서울에 이어 부산경남지역 병원에도 도입하였다. 이 로봇팔은 로봇인공관절수술을 도와주는 기계로 실제로 FDA 승인을 받은 의료로봇이다.
http://www.bosa.co.kr/news/articleView.html?idxno=2117963
9. 관련 회사
9.1. 국내 제조사
- 로보스타
로보스타(Robostar)는 로봇 그리퍼 및 자동화 솔루션을 개발하는 대한민국의 기업 중 하나입니다. 그들의 제품은 제조업 분야에서 다양한 응용 분야에 사용됩니다. - 로보웍스
로보웍스(RoboWorks)는 로봇 그리퍼 및 로봇 암을 포함한 다양한 로봇 관련 제품을 개발하고 있으며, 제조업 및 서비스 로봇 분야에서 활동하고 있습니다. - 나노인텍
나노인텍(NanoZinTek)은 마이크로 및 나노 스케일의 로봇 그리퍼 및 조작 장치를 개발하는 회사로, 나노 기술을 활용하여 다양한 응용 분야에 제품을 공급하고 있습니다. - 한국전자통신연구원
한국전자통신연구원(ETRI)은 국책 연구기관으로, 로봇 그리퍼 및 로봇 관련 기술 연구 및 개발을 수행하고 있습니다. - 대한로봇산업협회
대한로봇산업협회(Korean Robotics Society)는 로봇 기술 및 로봇 그리퍼에 관심 있는 기업 및 연구자들을 위한 조직으로, 로봇 기술 발전과 관련된 정보 및 협력을 지원합니다.
9.2. 해외 제조사
- Schunk
독일에 본사를 둔 Schunk는 로봇 그리퍼 및 자동화 솔루션을 제공하는 글로벌 기업 중 하나로, 다양한 산업 분야에서 그리퍼 및 관련 제품을 개발하고 제조합니다. - Zimmer Group
독일의 Zimmer Group은 로봇 그리퍼 및 자동화 컴포넌트를 제조하는 기업으로, 제조업 및 로봇 응용 분야에서 활동하고 있습니다. - OnRobot
덴마크에 본사를 둔 OnRobot은 로봇 그리퍼 및 로봇 암을 포함한 로봇 관련 제품을 개발하고 제조하는 회사로, 로봇 협업 및 자동화 분야에서 활발하게 활동하고 있습니다. - Robot System Products (RSP)
스웨덴의 RSP는 로봇 그리퍼 및 로봇 관련 솔루션을 개발하는 회사로, 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. - Soft Robotics
미국의 Soft Robotics는 유연한 소재를 사용한 로봇 그리퍼 기술을 개발하고 있으며, 식품 및 패키징 산업에서 활용됩니다. - Robot System Co., Ltd. (RSC)
대만에 본사를 둔 RSC는 로봇 그리퍼 및 자동화 솔루션을 제공하는 회사로, 제조업 및 물류 분야에서 활발한 활동을 펼치고 있습니다.
10. 시장 규모
[단위 : 억 달러]
(아무래도 로봇 그리퍼 기술은 산업용 로봇, 상업용 로봇에 거의 필수적으로 부착되어있는 요소이므로 로봇 시장 규모에 따라 발전정도를 확인할 수 있다.)
- 2022년 세계 산업용 로봇 시장 규모 324억 달러
시장조사 기관 Statista의 조사에 따르면 전 세계 로보틱스 시장 매출은 2022년 324억 1000만 달러를 기록할 것으로 추산되며 다음 그림과 같이 큰 상승률을 보이며 발전해 왔다는 것을 확인할 수 있다.
- 로봇공학 산업 벤처캐피탈 투자 유치액 65억 달러
ABI Research의 조사에 따르면, 로봇공학 산업의 밴처캐피털 투자 유치액이 2021년에사 2022년 사이 38% 증가하면서 총 65억 달러를 기록한 것으로 전해진다. 상업용 로봇의 투자 규모가 산업용 로봇의 투자 규모를 뛰어넘었는데, 투자 규모가 가장 많았던 분야는 헬스케어 및 삶의 질(QOL)의 분야로 전체 투자의 금액의 18.8%를 기록했다. 산업용 로봇에서는 제조 로봇 분야가 7%로 가장 큰 비중을 차지했다.
- 세계 시장 규모
아시아는 세계 최대 산업용 로봇 시장이다. 2020년에는 266,452대가 설치되었으며, 이는 2019년 249,598대 대비 7% 증가. 새로 배치된 로봇 중 71%가 로봇에 설치되었다. 2015년부터 2020년까지 연간 로봇 설치 수는 매년 평균 11% 증가하였다.
전체적으로 중국에서는 강하게 성장한 반면(168,377대), 일본 시장(38,653대)와 한국 시장(30,506대)이 어려움을 겪었다.
두 번째로 큰 시장인 유럽은 총 설치된 산업용 로봇이 67,700대이다.
2018년 75,560대를 정점으로 매년 연속 감소세를 보이고 있다.
가장 설치 수가 많은 이탈리아(8,525대)와 프랑스(5,368대)들은 코로나19 팬데믹으로 인해 상반기에 장기간 엄격한 봉쇄 조치가 취해졌다.그로 인해 시장이 크게 발전하지는 못하였다.
하지만 현재 코로나19 바이러스가 거의 사라져가고, 경제활동이 다시금 활성화가 되었기에 수많은 장점과 역할을 할 수 있는 로봇 그리퍼의 기술은 좋은 전망을 가질 것이라고 예측할 수 있다.
11. 출처
1.EVS, 'Robot Gripper: What It Is and How It Is Used for Robots'https://www.evsint.com/what-is-a-robot-gripper/2.'Industrial Robot History'https://www.robots.com/articles/industrial-robot-history
3.SoftGripping, 'A Comprehensive Guide To Grippers'https://soft-gripping.com/discover/a-comprehensive-guide-to-grippers/
4.Universal Robots, 'Magnetic Grippers For Manufacturers'https://www.universal-robots.com/blog/magnetic-grippers-for-manufacturers/
5.HVR MAG, 'Types of grippers used in manufacturing'https://www.hvrmagnet.com/news/magnetic-grippers-132.html
6.Machine Design, 'A history of gripping and gripper technologies and the available options for today's engineer'https://www.machinedesign.com/markets/robotics/article/21833349/a-history-of-gripping-and-gripper-technologies-and-the-available-options-for-todays-engineer
7.SCHMALZ, 'Magnetic Grippers'https://www.schmalz.com/en/vacuum-knowledge/the-vacuum-system-and-its-components/special-grippers/magnetic-grippers/
8.ROWSE pneumatics, What Are Pneumatic Grippers?'https://www.rowse-pneumatics.co.uk/blog/post/what-are-pneumatic-grippers
9.Handling Concepts, 'Below-The-Hook Lifting Devices'https://www.handlingconcepts.co.uk/hydraulic-grippers/
10.Universal Robots, 'Robot Gripper Showdown: Air Gripper vs. Electric Gripper'https://www.universal-robots.com/blog/robot-gripper-showdown-air-gripper-vs-electric-gripper/