ㆍ이 콘텐츠는 유니버셜로봇에서 진행한 웨비나 '협동로봇을 활용한 쉬운 로봇 자동화 ’에서 '다양한 전동 그리퍼를 활용한 협업 어플리케이션(온로봇 김주연 과장)' 발표내용을 재구성한 것입니다.
정리 | 헬로티 서재창 기자 eled@hellot.net
그리퍼는 사용하기 나름!
그리퍼를 한 마디로 정의한다면, 바로 ‘로봇의 손’입니다. 그리퍼는 공정 끝단에서 로봇의 활용을 극대화하는, 즉 ‘엔드 이펙터’로서 역할을 감당합니다.
그리퍼는 로봇과 사용자를 잇는 연결고리로, 로봇이 물체를 잡거나 이동시키도록 다양한 형태로 발전해왔습니다. 이를 통해 협업 및 경량 산업용 로봇의 이점을 최대한 활용하도록 도와줌으로써 사용 용이성과 비용 효율성 및 안전성 등을 개선합니다.
과거에 비해 로봇의 구매 및 구현이 쉬워짐에 따라, EoAT(end-of-arm tooling)는 광범위한 산업 분야에 산업용 로봇을 적용하는 데 중요한 요소가 됐습니다. 이하 내용에서는 전동 그리퍼를 주력으로 하는 온로봇의 그리퍼와 그에 따른 활용 사례를 소개하고자 합니다.
1. 그리퍼
1) 투 핑거 그리퍼
가장 먼저 소개할 제품은 핑거 그리퍼입니다. 투 핑거로 된 이 제품은 물체를 집을 때 정보를 피드백한다는 특징이 있는데요. 물체가 제대로 잡혔는지에 대한 여부, 감지된 너비값 등을 알려줍니다. 그리고 이 로봇 그리퍼는 단순히 물체를 집는 명령뿐 아니라 집은 물건을 특정 위치로 옮기는 명령도 수행할 수 있습니다.
제품이 가진 또 하나의 특징은 그리퍼 끝단에 달린 팁을 교체할 수 있다는 점입니다. 고객은 구동부를 구매하고, 팁은 다루는 물체에 따라 용도에 맞게 변경할 수 있습니다. 사용자는 쓰임새에 따라 스트로크에 적합한 개조도 가능합니다.
몇 가지 예를 들어보겠습니다. 생산된 유리병을 여러 개를 집기 위해 그리퍼에 판을 대는 사례가 있습니다. 로봇은 하나지만 판 하나를 두 개의 그리퍼에 길게 연결해서 다루게 되는 것이죠. 이뿐 아니라 넓은 포장제품을 들기 위해 스트로크를 양옆으로 길게 개조하는 경우도 있습니다.
또 다른 사례는 식용 실리콘을 팁에 씌움으로써 아이스크림 자판기로 활용된 사례입니다. 로봇 그리퍼는 아이스크림 제품이 나오면, 아이스크림을 픽 앤 플레이스하는데 활용됐죠. 이외에도 농작물을 자르기 위해 제품 앞단을 가위처럼 개조하거나, 핀셋으로 개조해 케이블을 집는 등의 사례도 있습니다.
다음으로 소개할 제품은 병렬식 투 핑거 그리퍼입니다. 병렬식 투 핑거 그리퍼는 여닫는 형태로 물건을 집습니다. 양극재 용기를 집는 공정을 예로 들어보겠습니다. 중량감이 있는 양극재 용기는 그 안에 양극재가 차면 14kg까지 늘어납니다. 이에 온로봇의 병렬식 투 핑거 그리퍼는 두 개를 병렬식으로 연결해 작업을 수행한 바 있습니다. 이 제품도 팁을 다양하게 활용한다는 특징이 있습니다.
2) 쓰리 핑거 그리퍼
온로봇에는 투 핑거 이외에 쓰리 핑거 그리퍼도 있습니다. 쓰리 핑거 그리퍼는 CNC 머신에서 주로 활용되는데요. CNC 머신에 물건을 공급하는 공정의 경우, 온로봇은 두 개의 제품을 사용하는 듀얼 그리퍼 제품이 있습니다. 이 제품을 활용하면, 작업 시간을 줄이는데 도움이 됩니다.
3) 진공 그리퍼
다음은 진공 그리퍼입니다. 진공 그리퍼는 컴프레셔가 내장돼 있어 별다른 에어 설비가 필요 없어도 진공을 사용합니다. 에어 설비가 필요 없다는 장점 때문에 AMR 같은 무인이송장치 위에 설치돼 사용됩니다. 진공 그리퍼도 고객사 공정에 맞게 최적화할 수 있습니다. 물체의 윤곽에 맞는 구조물을 더함으로써 안정적인 그립을 하게 되는 거죠.
진공 그리퍼 제품인 VGP20의 경우, UR5로 10kg 골판지 박스를 픽업할 수 있습니다. 이 제품은 최대 20kg까지 들 수 있고, 일반적인 골판지 박스, 라면 박스 등을 손쉽게 다룹니다.
4) 소프트 그리퍼
소프트 그리퍼는 FDA 인증을 받은 실리콘을 적용한 그리퍼로, 식품 산업에 특화된 제품입니다. 소프트 그리퍼는 FDA 인증을 기반으로 두기에 세 가지 형태로만 준비돼 있습니다. 이 제품 역시 전동 그리퍼로서 에어라인이 필요하지 않습니다.
귤을 채취하는 작업을 예로 들어봅시다. 소프트 그리퍼는 귤을 픽 앤 플레이스하기 위해 비전으로 귤을 인식하고 다가가서 집습니다. 이와 같은 채취 작업이라면 품종을 막론하고 다양하게 적용될 수 있을 것입니다. 이외에도 반죽, 샐러드 등을 집는 데도 활용됩니다.
5) 게코 그리퍼
게코 그리퍼는 미세한 돌기를 활용해 분자 간 생기는 정전기적 특성으로 물체를 짚습니다. 게코 그리퍼는 집은 물체 표면에 끈적임이나 흔적을 남기지 않습니다. 사용법도 간단합니다. 물체를 꾹 눌러주기만 하면 물체가 붙습니다.
다만 게코 그리퍼는 먼지가 많은 환경에서는 돌기에 달라붙는 먼지로 인해 활용도가 떨어집니다. 그래서 게코 그리퍼는 클린룸에서 공정이 이뤄지는 반도체, 디스플레이 분야에 적합한 제품으로 손꼽습니다.
이 그리퍼는 디스플레이나 유리처럼 예민한 공정에서 파손에 대한 위험을 방지하기 위해 에어를 불어 떨어뜨립니다. 특히 제품이 붙고 떨어질 때 자국이 남지 않도록 제작됐습니다.
6) 마그네틱 그리퍼
마그네틱 그리퍼는 영구 자석으로 제작돼 전류를 연결하지 않아도 자성을 유지합니다. 서보 모터가 내장된 마그네틱 그리퍼는 S극과 N극이 나눠진 판 두 개가 돌아감으로써 자성을 띄는 거죠. 자성에 대한 조절도 가능합니다. 이 그리퍼는 10kg까지 들 수 있습니다.
2. 도구
1) 스크류 드라이버
스크류 드라이버는 피더가 같이 공급되며, M1.6부터 M6까지 다룰 수 있습니다. 나사를 옮길 경우, 스크류 드라이버는 피더에서 나사산이 나온 부분을 집고, 이동할 때는 숨습니다. 이에 나사를 떨어뜨리지 않고 나사를 이송하며, 이때는 나사의 자성을 이용합니다.
2) 샌더
샌더는 연마에 주로 활용되는데 기존에 샌더가 가졌던 문제점을 보완한 제품이라고 볼 수 있습니다. 기존 샌더는 물체에 진입할 때 강하게 마찰하는 현상이 일어납니다. 전동식으로 작동하는 온로봇 샌더는 설정된 rpm대로 작업할 수 있습니다.
한 예로, 샌더는 자동차 후드의 페인트를 벗겨내는 작업에 활용됩니다. 곡면에서도 유연하게 움직이죠. 일일이 티칭하지 않아도 특정 웨이 포인트만으로 샌딩 패스를 생성할 수 있다는 장점이 있습니다.
3. 센서
1) 비전
온로봇의 제품 라인업에는 비전도 있습니다. 2.5D인 이 비전은 2D를 토대로 깊이까지 인식합니다. 온로봇의 비전은 랜드마크를 인식하고 그 뒤를 로봇 모션이 따라갑니다. 특히 쌓여 있는 물체의 경우, 2D 비전으로는 인식할 수 없지만 2.5D 비전은 깊이까지 인식하기에 하나씩 픽 앤 플레이스할 수 있다.
2) 포스토크 센서 & 퀵 체인저
온로봇의 포스토크 센서와 퀵 체인저는 모든 그리퍼와 결합이 가능한 제품입니다. 이와 함께 온로봇은 포스토크 센서와 퀵 체인저가 결합된 포스토크 퀵 체인저 제품까지 보유하고 있습니다. 포스토크 센서는 힘 측정과 축 측정이 동시에 가능한 제품입니다.
퀵 체인저는 그리퍼와 통신으로 연결됩니다. 퀵 체인저 하나를 부착하면, 어떤 그리퍼던 퀵 체인저가 인식하고 작동합니다. 끝으로, 듀얼 퀵 체인저는 두 그리퍼를 동시에 연결하는 제품으로서 CNC 머신에서 자주 사용됩니다.
3) 컨트롤 박스
컨트롤 박스는 모든 그리퍼에 필요하지 않고 샌더나 스크류 드라이버처럼 고전류가 필요한 제품에서 활용됩니다. 컨트롤 박스는 일정한 전류를 공급할 뿐 아니라 8개의 디지털 인풋 아웃풋 신호를 주고받게끔 세팅할 수 있습니다. 또한, 유니버설 로봇뿐 아니라 다른 로봇, 기구물과도 결합합니다.
정리 | 헬로티 서재창 기자
