산업용 로봇은 우리 주변 어디에나 있습니다. 우리가 소비하는 상품과 운전하는 차량을 생산하는 데 사용되죠. 많은 사람들은 이러한 기술이 단순하다고 생각하는 경향이 있습니다. 실제로 산업용 로봇은 제품을 빠르고 높은 품질로 생산할 수 있는 독보적인 능력을 갖추고 있지만, 동작 범위는 제한적이기 때문입니다. 그렇다면 산업용 로봇을 프로그래밍하는 데에는 과연 얼마나 많은 요소가 필요할까요?

사실 산업용 로봇은 복잡성 수준이 매우 다양하지만, 가장 단순한 형태의 산업용 로봇조차도 단순히 연결해서 바로 사용할 수 있는 기능과는 거리가 멉니다. 다시 말해, X, Y, Z축 내에서 제한적인 움직임만으로 매일 작업을 수행하는 로봇 팔조차도 몇 줄의 코드만으로는 충분하지 않습니다. 산업용 로봇 기술이 발전하고 기존 공장들이 스마트 공장으로 전환됨에 따라, 이러한 로봇을 훈련시키는 데 필요한 노력과 전문 지식의 양도 비례적으로 증가할 것입니다. 이제 현대 로봇을 프로그래밍하는 몇 가지 방법을 살펴보겠습니다.

티치 펜던트

'로봇'이라는 단어는 다양한 이미지를 떠올리게 합니다. 일반 대중은 영화나 TV에서 본 로봇을 떠올릴지 모르지만, 대부분의 산업 분야에서 로봇은 다양한 복잡성의 작업을 허용 가능한 수준의 품질로 수행하도록 프로그래밍된 로봇 팔을 의미합니다.

때때로 생산 과정에서 효율성을 개선할 부분을 발견하고 로봇의 움직임을 약간 수정해야 할 필요가 생깁니다. 생산을 중단하고 장비를 재프로그래밍하는 것은 비용이 많이 들고 비현실적인 작업입니다. 일반적으로 이러한 움직임의 각 변형을 컴퓨터에 한 줄씩 세밀하게 프로그래밍해야 한다고 생각하지만, 이는 사실과 거리가 멉니다.

티치 박스(또는 티치 펜던트, 티치 건이라고도 함)는 작업자가 로봇을 실시간으로 제어하고 논리 명령을 입력하며 해당 정보를 로봇 컴퓨터에 기록할 수 있도록 하는 견고한 산업용 휴대용 장치입니다.

산업용 로봇은 사람의 눈으로 따라잡기 어려울 정도로 빠른 속도로 작동하는 경향이 있지만, 티칭 펜던트를 사용하는 작업자는 장비 속도를 늦춰 로봇의 움직임을 계획하고 변경된 절차에 맞춰 조정할 수 있습니다. 이 과정은 비디오 게임 컨트롤러를 사용해 본 사람이라면 누구나 쉽게 생각할 수 있지만, 단순히 입력값을 입력하는 것 이상의 복잡한 과정이 필요합니다. 예를 들어, 작업자는 로봇이 이동할 가장 효율적인 경로를 시각화하여 움직임을 필수적인 동작으로만 제한해야 합니다. 아무리 사소해 보이더라도 불필요한 움직임이나 시간 증가는 생산 라인의 생산성에 연쇄적인 영향을 미칠 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 로봇에 입력된 비효율적인 경로는 제조업체에 상당한 재정적 손실을 초래할 수 있습니다.

물론 로봇이 관절 움직임을 최대한 자주 수행할 수 있도록 각 동작의 속도 또한 고려해야 합니다. 프로그래머가 구현 경험을 갖추고 있다면 이러한 움직임은 동작 효율성 측면에서 훨씬 더 효율적입니다. 실제로 이러한 유형의 프로그래밍은 겉보기에는 간단해 보일 수 있지만, 숙달하는 데는 수년이 걸릴 수 있습니다. 티치 펜던트는 오랫동안 사용되어 왔으며 로봇 프로그래밍 분야에서 여전히 중요한 역할을 하고 있습니다.

오프라인 시뮬레이션

공장 현장에서 산업용 로봇을 프로그래밍할 때 가장 큰 위험 중 하나는 가동 중단 시간입니다. 프로그래머는 기계와 상호 작용하고, 코드를 변경하고, 생산 현장 환경에서 장비의 움직임을 테스트해야만 작업을 재개할 수 있습니다. 다행히 오프라인 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하면 작업자가 적용하려는 코드 변경 사항을 미리 시뮬레이션하고, 프로그래밍 업데이트를 적용하기 전에 버그를 수정할 수 있으며, 이 모든 작업을 작업 중단 없이 수행할 수 있습니다. 오프라인 시뮬레이션은 금전적인 손실이 없고, 공장 현장과 떨어진 PC에서 실행할 수 있으므로 작업자에게 위험도 없습니다.

오프라인 시뮬레이션 기능을 제공하는 프로그램은 여러 종류가 있지만, 원리는 동일합니다. 제조 공정을 나타내는 가상 환경을 만들고 정교한 3D 모델을 사용하여 동작을 프로그래밍하는 것입니다.

어떤 프로그램도 다른 프로그램보다 절대적으로 더 우수하다고 할 수는 없지만, 응용 프로그램의 복잡성에 따라 특정 프로그램이 더 적합할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 유형의 프로그래밍의 매력은 프로그래머가 로봇의 움직임을 프로그래밍할 뿐만 아니라 충돌 및 아차사고 감지 기능을 구현하고 그 결과를 확인하며 주기 시간을 기록할 수 있다는 것입니다.

이 프로그램은 (티치 펜던트 학습처럼 수동으로 제작하는 것이 아니라) 외부 컴퓨터에서 기기와 독립적으로 생성되므로 제조업체는 정상적인 운영을 방해하지 않고 프로세스를 신속하게 자동화하여 소량 생산을 활용할 수 있습니다.

펜던트 프로그래밍 교육은 공장 현장에서 로봇을 조정하는 데 매우 세밀한 접근 방식을 제공하지만, 실제 장비의 코드를 업데이트하기 전에 테스트 환경에서 프로그래밍 업데이트를 실행할 수 있다는 점이 더 큰 장점일 수 있습니다.

시연을 통한 프로그래밍

이 방법은 대체로 티치 펜던트 방식과 유사합니다. 예를 들어, 티치 펜던트와 마찬가지로 작업자는 로봇에게 일련의 새로운 동작을 매우 정밀하게 "보여주고" 그 정보를 로봇 컴퓨터에 저장할 수 있습니다. 하지만 두 방식에는 몇 가지 차이점이 있습니다. 예를 들어, 티치 펜던트는 다양한 제어 기능과 조작이 가능한 정교한 휴대용 장치입니다. 반면, 시연을 통한 프로그래밍은 일반적으로 작업자가 키패드 대신 조이스틱으로 로봇 팔을 조작해야 합니다. 따라서 프로그래밍 과정이 훨씬 간단하고 빨라져 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다.

이러한 유형의 로봇 프로그래밍은 작업자가 숙련되는 데 걸리는 시간도 단축시켜 줍니다. 작업 자체가 인간 작업자가 수행하는 방식과 거의 동일하게 프로그래밍되기 때문입니다.

로봇 프로그래밍의 미래

이러한 프로그래밍 방법들은 모두 산업용 로봇 분야에서 나름의 역할을 하지만, 완벽한 방법은 없습니다. 각 방법의 개발 및 적용 과정에서 생산을 저해하고 제조업체의 비용을 증가시킬 수 있는 문제점이 있습니다. 로봇에게 작업을 수행하는 방법을 가르치는 데 시간이 소요되는데, 작업자나 기술자의 숙련도에 따라 학습 시간이 작업마다 크게 달라질 수 있습니다.

하지만 산업용 로봇이 작업이 완료되는 것을 "보는" 것만으로 그 작업을 완벽하게 반복 수행할 수 있다고 상상해 보세요. 산업용 로봇 프로그래밍에 드는 비용과 시간이 엄청나게 줄어들 것입니다.

너무 좋아서 믿기지 않으신다면 로봇 산업을 좀 더 자세히 살펴보시는 게 좋을 겁니다. 이러한 유형의 로봇 교육은 이미 산업용 로봇 설계자들의 머릿속에 자리 잡고 있습니다. 이 기술의 이론은 탄탄합니다. 작업자가 로봇에게 특정 작업을 수행하는 방법을 보여주고, 로봇은 그 정보를 분석하여 작업을 반복하는 데 필요한 가장 효율적인 동작 순서를 스스로 결정합니다. 로봇은 작업을 학습하면서 작업 수행 방식을 개선할 새로운 방법을 발견할 기회를 갖게 됩니다.

더욱 복잡한 로봇 프로그래밍하기

점점 더 많은 공장이 스마트 공장으로 전환되고 자율 장비가 설치됨에 따라 로봇에게 할당되는 작업은 더욱 복잡해질 것입니다. 따라서 현재 로봇 프로그래밍에 사용하는 방법은 진화할 수밖에 없을 것입니다. 현대 프로그래밍 기술은 훌륭한 성능을 보여주지만, 인공지능이 로봇 학습 방식에 중요한 역할을 할 것이라는 점은 분명합니다.