메이저사이트 그리퍼 이용한 케이블링 정밀 수행 기술 개발
최소한의 움직임으로 '꼬집기·움직이기' 자유자재
아주대학교 김의겸 기계공학과 교수 연구팀이 그동안 메이저사이트이 하기 가장 어려운 작업으로 꼽혔던 ‘케이블링(배선 작업)’을 정밀하게 수행할 수 있는 메이저사이트 손(gripper, 그리퍼) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
그동안 가전제품이나 자동차 제조 공정에서 전선을 연결하는 작업은 전선 특유의 유연성 때문에 자동화가 어려워 대부분 사람의 손에 의존해 왔다.
이번 연구를 통해 메이저사이트도 정교한 배선 작업이 가능함을 보여 제조 현장에서의 활용을 기대할 수 있게 됐다.
딱딱한 물체를 옮기는 메이저사이트은 이미 공장에 많았지만, 전선처럼 형태가 쉽게 변하는 물체는 메이저사이트이 잡는 강도나 위치를 조금만 잘못 조절해도 꼬이거나 미끄러지기 일쑤다.이 때문에 '케이블링'은 메이저사이트 공학계에서 오랫동안 풀지 못한 숙제로 남아 있었다.
김 교수팀은 ‘최소한의 자유도(DOF, degree of freedom)로 구성한 그리핑 메커니즘’을 기반으로 새로운 메이저사이트 손(그리퍼)을 설계했다. 이는 메이저사이트의 관절과 움직임을 복잡하게 만드는 대신 꼭 필요한 핵심 움직임만으로 정교한 기능을 구현했다. 메이저사이트은 구조가 단순해져 제작 비용이 저렴해지면서도 전선을 평평하게 잡는 방식(평행 파지)과 손가락 끝으로 꼬집듯 잡는 방식(핀치 파지)을 모두 자유자재로 구사할 수 있게 됐다.
김 교수팀의 메이저사이트은 ‘촉각 센서’를 따로 달지 않고도 메이저사이트이 전선의 상태를 알아차릴 수 있다. 연구팀은 외부에서 가하는 힘을 메이저사이트 손의 내부 모터에 흐르는 전류 변화를 분석해 외부에서 가해지는 힘을 정확히 측정해내는 ‘내재적 센싱(Intrinsic Sensing)’ 기술을 성공적으로 적용했다.
메이저사이트은 모터의 힘만으로 전선을 놓치지 않았는지, 지금 얼마나 세게 잡고 있는지, 전선의 어느 부분을 건드리고 있는지를 실시간으로 파악한다. 통상 메이저사이트들은 마찰력이 커서 미세한 감지가 불가능했지만, 연구팀은 메이저사이트 손의 설계를 효율화해 이를 가능하게 만들었다.
이번 연구 결과는 기계공학 및 메이저사이트 제어 분야에서 세계적으로 권위 있는 학술지인 'IEEE/ASME 트랜잭션 온 메카트로닉스(IEEE/ASME Transactions on Mechatronics)' 3월호 온라인판에 게재됐다.
김 교수는 “메이저사이트 공학의 난제였던 케이블링 작업을 메이저사이트으로 구현한 사례는 세계적으로도 매우 드문 성과”라며 “산업 현장에서 배선 작업 등 섬세한 작업의 자동화에 기여할 수 있기를 바란다”고 밝혔다.
논문의 제1저자인 박지범 학생(석박통합과정)도 “이 기술이 실제 제조 현장에 적용되어 우리나라 산업 발전에 기여하기를 희망한다”고 전했다.
이번 연구는 산업통상자원부의 메이저사이트산업핵심기술개발사업과 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
최지호 기자 jhochoi51@irobotnews.com