[아이뉴스24 최상국 기자] 스마트공장의 핵심 장비인 협동로봇 수요가 늘면서 다양한 협동로봇이 출시되고 있다. 하지만 사람과 협동로봇이 한 공간에서 움직이는 데 따른 안전 문제도 중요해지고 있다.
14일 한국생산기술연구원은 작업자와 협동로봇이 안전하게 작업할 수 있도록 인공지능과 디지털트윈을 결합한 기술을 개발해 실제 제조현장에서 테스트를 진행하고 있다고 밝혔다.
생기원 대경본부 이수웅·김병학 수석연구원 팀이 개발한 ‘작업자-로봇 공존환경 실시간 디지털트윈 기술’은 로봇과 AI, 디지털트윈을 융합해 위험을 실시간으로 예측·진단하고 작업자가 로봇과 안전하게 상호 작용할 수 있는 제조환경 구현을 목적으로 개발됐다.
지금까지 작업자의 몸에 센서를 부착해 사람과 로봇의 디지털트윈을 구현하는 기술은 있었지만, 센서 부착 없이 사람-로봇 공존 환경의 디지털 트윈을 실시간으로 생성하는 기술은 세계적으로도 드문 사례라고 연구소 측은 설명했다.
협동로봇은 사람과 한 공간에서 동작하는 특성 상 작업자의 안전을 고려한 시스템 설계가 중요하다. 기존 산업용 로봇은 충돌 등 산재사고의 위험을 방지하기 위해 사람이 접근하지 못하도록 방호장치를 설치하지만, 작업자와 로봇이 공존할 수 있게 만든 협동로봇은 작업 효율을 높일 수 있는 만큼 충돌 위험도 높아지기 때문이다.
생기원 연구팀은 먼저 라이다(LiDAR) 센서를 제조환경에 설치하고, AI 기술을 활용해 작업자의 위치를 인식할 수 있도록 했다. 컴퓨터 시스템 상에 3차원 작업자 데이터 생성 AI 모델을 활용해 로봇, 작업자, 작업환경을 디지털화하고, 현실의 제조현장과 실시간 연동해 상호작용할 수 있는 디지털트윈을 구현했다. 또한 협동로봇의 안전 요구사항에 관한 국제표준(ISO/TS15066) 내용을 반영해 사람과 협업 가능한 갠트리형(직교좌표) 협동로봇 시스템을 개발했다.
개발된 시스템은 이동하는 협동로봇과 작업자 간의 충돌위험을 실시간으로 진단·예측해 위험이 인지되면 로봇을 안전하게 제어한다. 작업자의 위험이 감지될 경우에는 디지털트윈 환경의 데이터를 기반으로 로봇이 작업자에게 접근하는 속도를 자율적으로 조절하거나, 위험도가 높을 경우 스스로 정지하게 된다.
연구팀은 현재 복합재료제품 전문기업 D사에 실증공간을 구축하고, 개발된 기술을 부품 후처리 공정에 적용하기 위한 테스트를 진행 중이다. 후처리 공정에 투입되는 협동로봇에는 대부분 그라인더, 회전 날 등 위험한 공구가 장착돼 있다. 로봇이 어느 방향을 향하는지, 어떤 속도로 접근하는지를 실시간으로 파악하면서 작업자를 안전하게 보호하는 데 활용할 계획이다.
이수웅 수석연구원은 “똑똑하고 정교한 로봇도 사람의 판단 능력이나 섬세함을 따라가지 못하는 영역이 많기 때문에 국내외 제조현장에서 사람과 로봇이 협업하는 협동로봇 수요가 증가하고 있다”고 설명하며 “그만큼 안전 관련 이슈도 늘고 있어 개발된 플랫폼을 활용해 다양한 제조공정, 나아가 서비스·의료분야에 확대 적용할 계획”이라고 밝혔다.
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