산업용 로봇

요약 로봇의 한 종류로서 인간을 대신하여 작업현장에서 노동을 행하는 기계.

산업용 로봇

장차는 인간의 지적 두뇌노동까지도 대행하리라 기대되고 있다.

소득수준이 향상된 선진국에서는 주물공장 ·단조공장(鍛造工場)과 같은 이상온도(異常溫度) ·습도 ·소음 등으로 작업환경이 나쁜 현장과 원자력 발전소나 탄광의 채탄작업과 같은 위험한 곳에서의 노동을 기피하는 경향이 있다.

이와 같은 업종에서 노동력을 확보하는 수급관계 등의 해결수단으로 산업용 로봇이 사용된다. 이밖에 단조로운 반복작업으로 인간이 빠지기 쉬운 일에 대한 권태감과 부주의로 생기기 쉬운 제품의 불량률(不良率)을 최소한으로 하기 위한 수단으로도 이용된다.

용접 ·도장작업(塗裝作業)과 같이 작업환경도 나쁘지만 노동의 숙련도를 필요로 하는 업종에서 해마다 증대되는 작업량에 못미치는 숙련공 수급문제와 인력부족으로 인한 인건비상승이 미치는 제품원가의 상승을 해결하는 수단으로도 산업용 로봇은 각광을 받고 있다.

반도체 소재(半導體素材)와 같은 마이크로 레벨의 극소정밀도가공(極小精密度加工) 또는 심해(深海)에서의 잠수작업과 우주 공간에서의 작업과 같이 인간의 노동능력으로는 불가능한 일들을 인간을 대신하여 산업 일선에서 노동을 하는 기계가 바로 산업용 로봇이다.

따라서 산업용 로봇은 작업환경이 나쁜 곳에서 인간이 싫어하는 일과 인간의 노동능력을 초월한 극한노동을 대신해 주며 인간의 부주의로 생기기 쉬운 실수를 방지하므로, 인간의 노동을 보완하여 인간의 노동인력을 감소시켜 주는 보조기기가 바로 산업용 로봇의 성격이다. 그러므로 노동인력을 줄이는 생력화(省力化)와 노동의 질을 향상시키고, 노동의 숙련도를 해결하여 노동의 극한을 추구하는 데 산업용 로봇은 작업현장에서 실력을 발휘하고 있다.

산업용 로봇 기술은 단순한 작동을 기계식으로 하는 것과 전자식으로 하는 것이 있다. 기계식의 산업용 로봇은 하나 아니면 두 가지 동작(1∼2자유도)을 하게 되며, 단순 반복작업에 유리하다. 그러나 작업동작이 3이상(3자유도 이상)이 되면 기계적인 방법으로는 기구의 구조 등 해결하여야 할 문제가 많으므로 아예 전자적인 방법(전자제어)으로 문제를 해결하는 것이 기계의 유연성을 증대시키는 데 유리하다. 이 기술이 산업용 로봇의 근본기술로서 메카트로닉스(mechatronics)라 한다. 이 메카트로닉스 기술은 기계와 인간과의 대화(對話)를 가능하게 한다.

산업용 로봇은 인간의 작업지시내용을 받아들이는 방법에 의해서 몇 개의 종류로 분류할 수 있다. 심해에서의 작업과 우주공간에서의 작업과 같이 원격지시(遠隔指示)에 의하여 인간의 지시대로 작업을 하게 하는 수동형(手動型) 로봇(manual manipulator), 아예 자유도 1∼2의 작업내용을 로봇 내에 심어주어 그 작업만 되풀이시키는 축차형(逐次型) 로봇이 있으며, 이 형에는 고정형과 가변형의 두 종류가 있다.

또, 교시(敎示)된 작업내용을 기억해 두었다가 언제든지 인간의 지시에 따라 필요할 때 반복하여 작업할 수 있게 한 반복형 로봇이 있다. 이 반복형 로봇은 기능공의 숙련작업을 프로그램만 바꾸어 주면 단시간내에 대행할 수 있으므로 기계가공작업 ·도장 ·용접과 같은 전문기능을 필요로 하는 작업에 이용할 수 있다.

그러나 전문 영역의 작업 내용이 복잡한 일을 시킬 때는 반복형 로봇을 고급화시킨 NC(수치)형 로봇(numerical control type robot)을 사용하고 있다. NC형 로봇에 인간의 눈과 귀와 같은 감지기능(感知機能)을 구비시켜 주면 로봇은 기계조립과 같은, 종전에는 기계가 할 수 없었던 일을 할 수 있게 된다. 이 로봇은 인간의 감각을 가지고 있다 하여 지능로봇(intelligence robot)이라 한다.

기계조립에서 지능로봇은 자신이 기억하고 있는 작업내용에 맞는 부품을 찾아가며 조립을 한다. 지능로봇이 사물을 구별하는 요령은 프로그램 또는 직접 청각 등으로 입력(入力)된 작업내용을 행하는데, 극소의 텔레비전용 카메라와 같은 것으로 만든 눈으로 부품을 찾아서 그 부품의 크기와 모양 또는 빛깔 등 자신이 기억하고 있는 사항들과 일치하는가를 확인하며 부품을 선별 ·채택하여 교시된 요령대로 조립작업을 하게 된다.

지능 로봇이 물체를 구분하는 능력을 인식기능(pattern recognition)이라고 한다. 머지않은 장래에 인식기능의 미비점인 입체인식 ·이동인식 ·사물관련추리와 학습기능 등이 보완되면 지능 로봇은 더욱 다양한 일을 처리해낼 것이다. 이와 같은 로봇을 구분하여 인식로봇이라고 한다.

현재 산업용 로봇을 사용하여 다품종 소량 가공 시스템의 무인화(無人化)를 완성시켰으며, 앞으로 지능 로봇의 활용이 활발해지면 기계조립의 무인화까지도 가능해져서, 다양한 다품종 제품을 필요 적절한 양만큼 입고에서 출고까지 생산과정의 무인화가 가능해질 것이다.

이와 같은 무인화 생산 시스템을 FMS(flexible manufacturing system)라고 하며, 이 FMS를 실현시켜 주는 작업원이 산업용 로봇이다. 앞으로 지능로봇을 지식화(知識化)시킨 지식로봇이 등장하게 되면, 이것이 인간의 지식노동까지도 대행해 줄 것이다.