[첨단 헬로티] 최근 일본의 국내 인구가 감소함에 따라 물류업계 등에서는 인력 부족이 심화되고 있다. 그 중 하나인 편의점도 인력 부족 문제가 심각하며, 계산대 없는 Amazon Go와 같이 편의점 인력 부족 해소를 위해 많은 대응이 이루어지고 있다. 그러나 상품 진열․정리 작업의 자동화는 추진되지 않고 있으며, 여전히 사람이 작업을 하고 있다. 이 사회적 과제의 해결을 위한 첫걸음으로서 SICE가 주최하는 WRS Future Convenience Store Challenge 트라이얼 대회의 진열 폐기 태스크 부문은 귀중한 기회였다. 그림 1. 폐기 태스크의 규칙 개요 WRS Future Convenience Store Challenge의 진열 폐기 태스크 부문의 규칙은 주먹밥·도시락·커피를 선반에 진열하는 진열 태스크와 이미 선반에 놓여 있는 샌드위치의 유통 기한을 확인하고 유통 기한에 따라 샌드위치를 폐기하거나 정돈하는 폐기 태스크(그림 1 참조)로 나누어져 있다. 우리 팀은 앞에서 말한 진열 및 폐기의 양쪽 태스크를 모두 완수해 만점으로 우승하는 결과를 얻었다. 이 글에서는 무작위로 상품이 놓여 있는 상황에서 피킹을
[첨단 헬로티] 2020년에 열리는 World Robot Summit(이하 ‘WRS’)에서는 World Robot Challenge로서 4가지의 로봇 경기대회가 열린다. WRS는 ‘최첨단 로봇이나 로봇 기술, 로봇에 관련된 연구자·개발자 및 정부나 민간의 요인을 전 세계에서 모집, 모인 Robot Excellence가 경기나 전시를 통해 경연함으로써 생활이나 산업·사회가 어떻게 변화하는지를 제시하는 것’을 목적으로 하고 있으며, Future Convenience Store Challenge(이하 ‘FCSC’)은 서비스 로보틱스 카테고리의 경기대회로서 실시되고 접객, 진열·폐기, 화장실 청소의 3가지 경기 종목으로 구성된다. 이 글에서는 사전 대회로서 2017년 12월에 센다이에서 열린 FCSC 콘테스트에서 진열·폐기 태스크에 출장하는 것을 목적으로, 하드웨어에서부터 설계 제작한 시제작 로봇 JeLa-C1의 구성과 대회 당일의 동작 결과에 대해 소개한다. 또한, 이 글에서 설명하는 시제작 로봇은 대회까지의 준비 기간이 짧아 약 4개월 만에 설계 제
[첨단 헬로티] 일본에서는 제조업 분야에서 로봇을 활용한 노동 생산성의 향상이 달성된 경위가 있다. 그러나 서비스 산업 분야에서는 아직도 그 대부분의 작업을 인력에 의존하는 노동집약형 산업으로, 인력 부족·후계자 부족이라는 과제에 대응하기 위해서도 로봇을 적극적으로 활용하는 것이 요구되고 있다. 우리 그룹에서는 노동집약형 산업의 인력 부족 문제를 해결하기 위해 사회 실장을 위한 로봇 시스템 '로보틱스 솔루션'을 제창하고 있으며, 지금까지 통조림 제조 공정의 정량 충전 작업용 로봇 시스템 구축 등을 해왔다. 도매·소매업 혹은 숙박업이나 음식업 등에서는 사람이기 때문에 제공 가능한 서비스도 존재하지만, 그 한편으로 사람이 아니어도 가능한 단순 작업도 많이 존재한다. 예를 들면 Amazon에서는 상품 창고 내의 전자동화에 착수하고 있으며, 개별로 관리된 많은 상품군에서 주문에 따라 대상 상품을 로봇이 자동 반송한다. 이처럼 백야드의 대상품 작업은 반송이 그 대부분을 차지하고 있으며, 이 작업을 자동화할 수 있으면 사람은 반송된 상품의 체크나 대인 업무에 집중하는 것이 가능해진다. 소매업의 대표격이 되는 편의점은 전국에 거대한 체인 점포망을
[첨단 헬로티] 오사카시립대학에서는 옥외에서 2km 이상의 자율이동을 가능하게 하는 로봇 시스템을 기반으로, FCSC(Future Convenience Store Challenge)에 참가하기 위한 이동 매니퓰레이터를 개발했다. 대차의 이동 제어 시스템은 옥외의 사양과 동일하게 하고, FCSC의 진열·폐기 과제에 대응하기 위해 파지 대상의 인식과 매니퓰레이터 기능을 추가하는 것에 중점을 두고 개발했다. 이동 매니퓰레이터의 완성도를 그림 1에 나타냈다. 진열·폐기 과제에서 로봇은 백야드에서 진열 선반까지 이동한 후, 컨테이너 내에 들어간 상품을 진열하고 진열 작업 완료 후에 진열 선반의 상품을 회수하는 작업을 한다. 이 글에서는 이동 매니퓰레이터의 하드웨어 구성과 진열·폐기 과제를 수행하기 위한 소프트웨어 구성에 대해 설명한다. 또한, 소프트웨어 개발은 ROS(Robot Operating System)를 사용해서 하고 있다. 하드웨어의 구성 1. 이동대차 이동대차에는 본 연구실에서 개발한 Dulcinea을 사용했다. Dulcinea는 오카테크제의 MECROBOT을 채용하고 있으며, 차동식 2륜구동 이동대차이다. Dulcin
[첨단 헬로티] 가까운 미래에, 1조 개 이상의 센서가 전 세계에서 사용되며, 이러한 센서가 검출한 데이터를 유효 활용함으로써 전세계적 사회 문제를 해결한다는 ‘트릴리온 센서 시대’가 올 것으로 전망되고 있다. 현재, 전 세계의 많은 기업이 이러한 트릴리온 센서 시대를 실현하기 위한 전략을 강화하고 있다. 설계 난이도가 높은 AFE 트릴리온 센서 시대를 실현하기 위해서는 다양한 전자기기에 센서를 탑재할 필요가 있다. 스마트폰 및 태블릿 단말기, 웨어러블기기, 민생기기 및 FA 기기, 의료기기, 전력 그리드 기기, 자동차 등에 탑재해야 한다. 또한, 데이터 취득을 목적으로 하는 IoT (Internet of Things) 단말기에도 센서를 탑재해야 한다. 여기에서 문제가 되는 것은 이러한 센서를 전자기기에 탑재하는 설계 작업이다. 일반적으로 센서의 출력은 미세한 아날로그 신호이다. 이는 압력 센서, 온도 센서, 가속도 센서, 광 센서, 자기 센서 등 모두 동일하다. 따라서, 어떠한 센서를 사용하든지 출력을 그대로 마이컴으로 전달할 수는 없다. 센서의 출력을 OP Amp 등에서 증폭하고 필터를 통해 파형을 조정하여, A-D 컨버터를 통해 디
[첨단 헬로티] 최대 차별점은 우수한 아날로그 성능 프로그래머블 아날로그 회로 블록 및 디지털 회로 블록을 집적한 센서 AFE라고 칭하는 IC는, 이미 경합 반도체 메이커에서 제품화되어 있다. 따라서, 로옴의 「BD40002TL」은 완전히 새로운 개념의 IC는 아니다. 그렇다면, 경합 제품과 비교할 때 메리트는 무엇일까? 그것은, 아날로그 회로 블록의 특성이 완전히 다르기 때문에, 로옴이 개발한 IC의 아날로그 특성이 각 블록 모두 매우 우수하다는 점이다. 또한, 디지털 회로 블록에서도 플래시 마이컴 및 FPGA, DSP 등을 집적하여, 경합 제품에 손색없는 레벨이다(그림 1). ▲ 그림 1. 프로그래머블 아날로그 / 디지털 회로 블록 탑재한 주요 아날로그 회로 블록과 그 성능은 아래와 같다. 3개의 OP Amp로 구성하는 계장 앰프(Instrumentation Amplifier)를 집적했다. 입력신호 대역폭은 1MHz이며, 입력 환산 노이즈 전압 밀도는 14nV/√Hz로 낮다. Low noise 앰프는 출력 노이즈가 25μV이며, 입력 환산 노이즈 전압 밀도가 14nV/√Hz이다. 고속 앰프도 탑재하고 있으며, 입력신호 대역폭은
[첨단 헬로티] 사물 인터넷(IoT)을 개발할 때 직면하는 주요 문제 중 하나는 애플리케이션이 의존하는 데이터와 소프트웨어를 보호하는 문제이다. 공격자는 장치 내부와 네트워크를 통해 중계되는 과정에서 소프트웨어와 데이터에 접근하여 도청에서부터 장치 자체에 대한 해킹까지 다양한 시도를 할 수 있다. 예를 들어 공격자가 네트워크를 통해 장치에 침투하여 코어 소프트웨어를 변경하면, 이후에 공격자는 소유자나 애플리케이션 제공자의 정보가 없어도 쉽게 조회할 수 있다. 또는 단순히 장치와 서버 간 대화를 엿들을 수 있으며, 이렇게 획득한 데이터를 이용해 공격을 개시하거나 다른 방식으로 이득을 취할 수 있다. 네트워크를 통해 전송되는 중요한 데이터는 검증 가능한 방법으로 서명되어야 하고 암호화를 이용해 보호되어야 한다. 디지털 서명은 수신자에게 데이터가 중간자 공격에 의해 조작되지 않았다는 것을 보장한다. 암호화는 도청자가 데이터를 수집할 수 있더라도 암호를 해독하기 위해 엄청난 노력을 하지 않는다면 데이터를 이용할 수 없도록 보장하며, 실제로 오늘날의 기술로 암호를 깨는 것은 극도로 어렵다. 비대칭 암호화 암호화에는 두 가지 주요 형식인 대칭과 비대칭 암호화가 있다.
[첨단 헬로티] 개인키 개인키 자체가 보안에 매우 중요하기 때문에 개인키는 장치의 애플리케이션 데이터에 사용되는 영역과 분리된 메모리 영역에 저장할 필요가 있다. 신뢰할 수 있도록 이들 키와 인증서는 유효해야 하고, 허가 받지 않은 사용자가 읽지 못하도록 방지하는 하드웨어에 있는 보안 회로에 의한 검사로부터 보호되어야 한다. 암호화 프로세서는 전체 비밀키와 인증서를 장치 내에서 실행하는 다른 소프트웨어에 노출하는 위험 없이 장치를 안전하게 인증하고 통신하는 데 필요한 프로토콜에 대한 직접적인 지원을 제공함으로써 구현을 완성한다. 이러한 기능들이 결합하여 임베디드 디바이스를 위한 '신뢰 기반(root of trust, RoT)’을 생성한다. 신뢰 기반(RoT) 초기 IoT 제품의 미흡한 보안에 대해 많은 비판이 있었지만, RoT 개념을 기반으로 하는 기반 구조가 이미 존재하며, 광범위하게 구현되고 있다. 일례로 GSM과 이후의 3GPP 표준을 지원하도록 설계된 디지털 모바일폰은 구성의 핵심 부분으로 강력한 보안을 통합하고 있다. 모바일폰에 공통적으로 들어가는 가입자 식별 모듈(SIM)은 암호화 프로세서와 보안 메모리를 결합하여 완전한 일련의 PKI
[첨단 헬로티] 노르딕 세미컨덕터의 고객사인 펌웨이브(Firmwave)는 유럽 우주국의 지구 근접 저궤도 위성에 노르딕의 블루투스 저에너지 비콘을 통합해 저가의 브로드캐스트 시스템을 구현했다. 아일랜드 더블린(Dublin)에 위치한 기술 설계 기업인 펌웨이브(Firmwave)의 마이크 히벳(Mike Hibbett) 비즈니스 개발 매니저는 “오늘날에는 최신 기술을 통해 이전에는 실현할 수 없었던 애플리케이션들도 재고할 수 있게 되었다”고 말한다. 즉 현명한 엔지니어들은 가장 적합한 첨단 기술을 선택해 이전에는 다루기 어려웠던 엔지니어링 문제들을 해결할 수 있다는 것이다. 이러한 천재적 발상 중 하나는 저비용, 단거리 무선 IoT(Internet of Things) 애플리케이션을 위해 설계된 RF 기술인 블루투스 LE(Bluetooth Low Energy)를 저궤도(Low-Earth Orbit) 위성 브로드캐스트 시스템에 적용한 것이다. 펌웨이브는 DCU(Dublin City University)가 조성한 혁신 캠퍼스인 DCU 알파(DCU Alpha)에 입주해 있으며, 센서 및 게이트웨이와 같은 셀룰러 및 블루투스 LE IoT 솔루션을 전문
[첨단 헬로티] 혁신적인 솔루션 펌웨이브의 엔지니어들은 이러한 까다로운 엔지니어링 과제를 현실화할 수 있는 솔루션을 제시함으로써 전문성을 입증했다. 이 팀은 블루투스 LE 칩에 대한 검토 과정을 통해 노르딕의 nRF52832 SoC(System-on- Chip)로 선택의 폭을 좁힐 수 있었다. 이 SoC는 주로 2.4GHz ISM 대역 동작용으로 설계됐지만, 최대2.5GHz의RF 신호를 수신할 수 있다. 또한 이 칩은 수신감도가-96dBm에 이르기 때문에 위성이ESA 사양의 상한선에서 궤도를 선회하고 있거나 수평선 상에 낮게 위치하더라도 약해진 신호를 수신하는데 적합한 마진을 제공한다. 그러나 노르딕 SoC의 공칭 수신감도는 선형 편파 안테나(Polarized Antenna) 사용을 전제로 한다. 이는 블루투스 LE 애플리케이션의 일반적인 신호를 포착하는데 최적화(즉, 짧은 거리에서 수평면으로 전송)되어 있기 때문에 오버헤드에서 들어오는 RHCP(Right Hand Circular Polarized) S 대역 전송에는 좋지 않다. 펌웨이브 팀은 이 SoC를 RHCP 신호용으로 특별히 설계된 안테나와 매칭해 수신감도를 최적화했다. 또한 위성 링크가 작동하도록
공정마다 보는 금속 부품의 수지화의 요점 제1회 금속 부품의 수지화 목적, 재료 평가·선정 시의 포인트 [첨단 헬로티] 오츠카 마사히코 (大塚 正彦) 오츠카기술사사무소 현재의 일상생활에서는 자동차, 가전제품, 정보통신단말 등이 필수품인데, 이들 제품을 구성하는 부품에는 강재, 알루미늄, 마그네슘 등의 금속이 사용되고 있다. 오늘날 지구온난화를 시작으로 환경 문제가 중시되는 가운데, 특히 자동차에서는 CO2 배출량의 저감이 급무이고 정보통신단말 등에서는 경량․소형화․저가격화, 세련된 디자인 요구 실현이 필수가 되고 있다. 이러한 과제를 해결하기 위해 수지의 채용에 의한 경량화 검토, 실용화가 추진되고 있다. 금속의 수지화에서는 기존의 형상을 수지로 대체하는 것만으로는 금속과 수지의 강도, 내열서 등의 물성값 차이에 의해 제품의 성능을 만족시키는 것은 곤란하며, 복합강화수지의 활용, 부품 형상의 변경, 금형 설계․제작, 성형법의 고도화가 필요하다. 이번 연재에서는 4회에 걸쳐 금속 부품의 수지화 포인트에 대해 해설한다. 제1회는 수지화의 목적, 수지 재료 선정, 제2회는 수지화 설계, 금형 설계․제작, 제3
[첨단 헬로티] 쿠도 줌페이 (工藤 純平) 플릭케어(주) 필자는 중소 제조업의 수발주 및 IT 지원을 제공하는 ㈜NC네트워크에 1998년의 창업 때부터 10년간 재직한 후, 인력이 부족하고 자동화를 위해 센서가 요구되고 있는 개호업계를 대상으로 IT 서비스 사업을 창업했다. 개호 IoT에서 제조 라인의 전조 검지로 제조현장과 동일하게 개호현장도 기능․경험이 있는 사람이 압도적으로 부족하다. 높은 이직률이 그 이유의 하나로, 배경에는 현장의 스트레스가 있다. 100개 방 규모의 노인 개호시설에도 야간대 현장 직원은 적고, ‘이상 시의 인식․판단․대응’을 항상 요구받는다. 이에 동사는 현장 직원의 스트레스를 경감하기 위해 개호가 필요한 사람의 사소한 움직임을 동태 센서로 축적해 보통과 다른 움직임을 검출, 직원이나 가족에게 통지하는 서비스 등을 제공해 왔다. 개호현장의 경험에서 고성능 센서를 이용해 정상 범위의 한계값을 정하고, 그 한계값에서 일탈한 경우에 통지하는 ‘절대값적 센서’ 성능보다도 범용 센서를 이용해 과거에 축적한 데이터와 항상 비교하면서 판단하는 ‘지킴이 센서&r
[첨단 헬로티] 미카미 노리히데 (三上 典秀) 쓰리업 테크놀로지 필자는 대규모 전기 메이커의 공작기계 서비스를 19년 경험했으며, 500사를 넘는 공장의 현장을 보아온 경험을 갖고 있다. 고객의 현장에 바싹 다가간 제조의 과제 해결력을 무기로 독립했다. 현재 IoT 기술을 사용한 공장의 가동 상황의 가시화나 산업용 로봇의 도입 지원을 하고 있다. 생산설비의 가시화, 개발 배경 마루토미프레스(주)는 사장을 포함한 5명의 인원으로, 점포 디스플레이 금구․조명기구 부품 등의 프레스 제품을 비롯해 강판가공 및 레이저 절단가공의 도급을 하고 있다. 생산설비로서 프레스기, 레이저 가공기, NC 선재가공기를 소유하고 있는데, 그 가동 상황은 육안으로 확인하고 있었다. 24시간 가동하고 있는 기계가 야간의 자동 운전 중에 알람 정지하고 있지 않은가, 다른 건물에 있는 레이저 가공기가 알람 정지하고 있지 않은가, 컴프레서가 이상 정지하고 있지 않은가 등 적은 인원으로 걱정하는 경우가 많다. 정상으로 가공하고 있는 경우는 괜찮지만, 문제가 되는 것은 생산설비가 이상 정지하거나, 불량품을 제조하고 있거나 하는 경우이다. 당연히 제조는 다시 하게 되므로 시간의 로스,
[첨단 헬로티] 마스자와 히사오미 (增澤 久臣) ㈜旭 생산 현장의 과제와 IoT의 필요성 동사는 다이캐스트 금형의 설계․제작을 주력 사업으로 하는 회사로, 성형 현장에 입회할 기회가 많다. 이전에는 사람이 기계 앞에 서서, 제품을 한 개 한 개 확인하면서 이형제의 양이나 사이클타임을 조정하고, 최적의 조건을 리얼타임으로 만들어내고 있었다. 오늘날에는 자동화가 이루어져 작업 효율이 높아진 반면, 작업자의 눈이 닿지 않는 것이 많아지고 있다. IoT는 그 보이지 않는 부분을 ‘가시화’하고, 수집한 데이터 분석, 해석을 해서 제어함으로써 생산성 향상으로 연결하는 매우 편리한 툴이다. 지금은 여러 가지 제조용 IoT 시스템이 발표되어, 신문지 상에서는 관계하는 기사가 매일 같이 게재되고 있다. 그러나 대부분의 제조 현장에서는 그 필요성을 느끼고 있어도 어디서부터 시작하면 좋은지 어찌할 바를 몰라 이리저리 궁리만 하고 있는 것이 현상이다. IoT는 현장의 과제 해결을 도모하기 위한 수단으로, 그 목적을 확실히 하는 것이 중요한데, IoT란 어떠한 시스템인지를 실감할 수 없는 것이 도입에 결단을 내릴 수 없는 요인의 하나라고 생각한다.
[첨단 헬로티] 나가시마 슌스케 (長島 俊輔) 長島주물(주) 동사는 1945년에 주물의 고장 사이타마현(崎玉縣) 카와구치시(川口市)에서 창업한 이래, 일본의 하수도 발전과 함께 걸어온 맨홀 메이커이다. 하수도의 악취, 오염 등의 이미지를 불식시키기 위해 예전부터 디자인을 도입한 맨홀 뚜껑을 기획․제조해, 전국의 자치체에 많은 종류의 해당 지역 맨홀 뚜껑과 관련 부재를 공급하고 있다. 최근에는 ‘느슨한 캐릭터’ 붐이나 스마트폰의 화상 투고 붐도 있어, 지금까지 이상으로 디자인에 주력하는 맨홀 뚜껑을 제조하고 있다. 대응 경위와 기존의 과제 동사에서는 홋카이도에서 오키나와까지 많은 자치체에 디자인 맨홀 뚜껑을 공급하고 있다. 대부분의 자치체는 오리지널 디자인을 가지고 있으며, 또한 1개의 자치체에서 많은 디자인을 만드는 경우도 많다. 최근 디자인 맨홀 뚜껑 붐의 결과로서 디자인의 종류가 늘고, 또한 게릴라 호우 대책이나 방청 대책, 강설 대책 등의 지역특성에 맞춘 안전 기능의 세분화에 의해 맨홀 관련 제품은 점점 더 종류를 늘리고 있다. 맨홀의 제조에 사용하는 목형․금형의 종류는 8,000개 정도가 되고,