산업용 로봇의 생산라인 구현 1
1. 공부 개요
로봇산업은 로봇 완성품이나 로봇부품을 제조, 판매, 서비스하는 산업을 말한다.
로봇산업의 특징은 지능형 로봇자체가 갖고 있는 메카트로닉스의 속성상,
자동차산업과 같은 기계산업, PC 나 반도체산업과 같은 IT산업의 특징을 모두 갖는다.
로봇은 단순하게 반도체와 같이 하나의 칩만으로 구성된 것도 아니며, PC처럼 정적 시스템도 아니다.
오히려 외부세계에서 작동한다는 측면에서 자동차와 가깝다.
그러나 단순하게 자동차산업의 외형의 특징을 갖추면서도, 분류는 IT산업으로 분류된다.
그 이유는 로봇의 3대기능(지능, 정보, 제어) 중 2개(지능, 정보)가 IT기술이기 때문이다.
따라서 로봇산업은 IT기술을 주축으로 한 MT산업, 즉 IT와 MT가 융합된 산업이라 말할 수 있다.
북미주에서는 로봇 시장은 다른 시장과 같이 경기에 따른 기복은 있지만 꾸준히 증가하는 추세다.
세계 주요 산업국가의 연간 로봇 설치 대수를 보여주는데,
여기서 일본의 로봇 대수가 다른 나라와는 사뭇 다르게 나타난다는 것이 보인다.
이는 다른 나라에서는 로봇으로 보지 않은 기계들까지 로봇 대수에 포함시켰기 때문이다.
로봇산업이 발달하고 산업용 로봇의 사용이 늘어난 주된 이유는 가격이 저렴해진 데 있다.
1990년대 10년 동안 인건비는 상승한 데 반해 로봇 가격은 하락했다.
동시에, 가격만 하락한 것이 아니라 효용성은 증가하고 있다.
속도의 증가, 정확성의 제고, 그리고 범용성의 향상 등이다.
로봇 대수에다 이런 효용성의 증가까지 감안하여 가격을 산정한다면
로봇의 가격은 액면가보다 더 저렴해지고 있다고 볼 수 있다.
로봇의 가격 대비 효용성이 높아 질수록, 그만큼 더 많은 산업 현장의 작업들이
로봇으로 자동화할 대상이 되고 있다.
이것이 산업용 로봇 시장의 증가를 촉진하는 사장 중요한 추세다.
부수적인 추세로는, 경제성을 제외하더라도 로봇의 효용성이 증가함으로써
인간이 하기에 위험하거나 불가능한 일들 을 로봇이 점점 더 많이 해줄 수 있게 되는 점이다.
2. 공부의 목적
로봇의 모양과 구동방식을 설계해봄으로써 기본 구조와 방법을 알고
작업을 수행하기 위해 최적의 방향이 어떤지를 알아보기 위해 연구를 시작 하게 되었다.
또 한, 연구를 하면서 나스트란 소프트로의 구조 해석과 Catia V5를 이용한 모델링을
이용하여 프로그램에 대한 이해를 하고 능숙하게 하는것에 그 목적이 있다.
3. 로봇 기구학
1)기구학 - 로봇의 형태 및 장단점
- 직교 좌표형 -정밀도와 정확성이 높고 장애물 회피에 용이하지만 넢은공간을 필요로한다.
- 원통형 - 기계적으로 덜 복잡하고 장애물 회피에 용이 하지만 구조물이 크다.
- 구형- 무게가 가볍고 구조가 비교적 간단하고 많은 운동에 대해 관절의 움직임이 작지만 회피의 한계가 있다.
- 다관절형 - 물체로의 접근이 용의 하지만 정밀도와 정확성이 낮고 장애물 회피에 어려움이 있다.
구형과 SCARA 로봇의 관절이 (R.R.P) 거의 비슷하므로 하나를 생략하도록 한다.
하지만, 구 좌표계의 로봇은 한 개의 병진과절과 부품의 회전을 위한 두 개의 회전관절을 가지며 구 좌표계를 따른다. SCARA 로봇은 두 개의 평행한 회전관절로 평면적으로 움직임이 가능하게 하며
더불어 병진관절로 수직평면으로 움직임이 가능하다.
2) 로봇 형태에 따른 기구학 해석
순기구학 - 평면에서 2개의 관절을 갖는 머니퓰레이터를 생각해 봤을 때,
각 관절의 값이 정해져 있는 경우 그 끝점의 좌표(x,y)를 구하는 것을 순기구학이라 하며,
순기구학의 해는 오직 하나만 존재한다.
역기구학 - 평면 2링크 머니퓰레이터를 생각해 봤을 때,
끝점의 좌표(x,y)가 정해져 있는 경우 각 관절의 값은 2가지 해가 존재한다.