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로봇의 구성요소 - 전기식 모터 (ft. DC모터) 전기식 모터의 구분 모터는 크게 사용전원에 따라 직류모터와 교류모터로 구분된다. 직류모터는 직류 타여자 모터와 직류 자여자 모터(직류 분권 모터, 직류 직권 모터, 직류 복권 모터)로 나누어지며, 교류 모터는 유도모터, 동기모터로 나누어진다. 산업용으로 널리 사용되고 있는 유도모터는 단상전 원을 사용하는 단상유도 모터와 3상전원을 사용하는 3상유도 모터로 분류되며, 사용전압, 보호 형식 등에 분류된다. 모터의 기본법칙 ㆍ오른나사법칙(=앙페르의 법칙) : 전류에 의해서 발생되는 자력선은 언제나 오른나사가 진행 하는 방향으로 전류가 흐르면 자력선은 오른나사가 회전하는 방향과 일치하는 자력선이 발생되어 나오는 것을 자력선의 오른나사법칙 또는 앙페르의 법칙이라 한다. ㆍ오른손 엄지손가락 법칙 : 코일이나 전자석..
로봇의 구성요소(2) - 액츄에이터 - 모터의 구분 직류모터는 내부의 전기자가 180도 회전할 때마다 방향을 바꾸는 방법에 따라 브러시를 사용한 브러시 부착 모터와 전자 스위칭 기술을 이용한 브러시리스(brushless) 모터로 구분된다. 다시 브러시 부착 모터는 여자방식에 따라 타려자식, 분권식, 복권식, 직권식으로 나뉜다. 직류모터는 속도, 토크 및 회전방향의 제어가 용이한 장점이 있다. 그러나 정류기가 필요하 고, 정류 문제나 기계적인 강도상의 문제로 고속화에 제한이 있으며, 브러시 부착 모터는 정기 적인 보수 점검이 필요하다는 단점이 있다. 소형 직류모터는 대개 12 V 정도의 저전압에서 작동한다. 직류모터는 속도제어가 쉬워 전철, 엘리베이터, 압연기 등과 같이 속도 조정이 필요한 경우 널리 사용된다. 교류모터는 3상 교류용과 단상교류용으로 구분되..
로봇의 구성요소(2) - 액츄에이터 액츄에이터 일반적으로 전류, 유압, 공기압 형태로 된 에너지원으로 작동하며 로봇에게 동작을 부여하는 모터나 실린더 등과 같은 구동장치를 말한다. 이것은 사람으로 말하면 근육에 대응되는 것으로서, 구동기 또는 작동기라고도 불린다. 최근의 메카트로닉스 기계나 로봇은 직선운동을 필요로 하는 경우가 많아 갖가지 기기에서 리니어 액추에이터가 쓰인다. 회전식의 교류 모터를 직선상으로 늘인 구조의 리니어 액추에이 터나 회전식 모터와 랙 앤 피니언 기구를 사용한 리니어 액추에이터 등이 있다. 또, 전자석을 기계적 운동에 이용하는 솔레노이도 등도 리니어 액추에이터의 일종이다. 고분자 액추에이터란 전기활성이 있는 고분자재료가 전압에 의해 변형하는 액추에이터로써 기능하는 소자이다. 고분자 액추에이터는 경량, 소프트하며 가공..
로봇의 구성요소 - 말단효과장치(End effector) 로봇은 주로 산업용으로서, 암(Arm) 선단에 설치한 말단효과장치(end effector)가 대상물을 잡아 소정의 위치에 이동시키거나 작업을 실시한다. 말단효과장치(End effector)란 사람의 손에 해당하는 부분으로 물건을 잡는 그리퍼형, 다관 절으로 구성된 손가락 형태로 나누어진다. 작업 대상물을 잡는 그리퍼(Gripper), 대상물을 도장하는데 사용하는 스프레이 건, 스폿 용접의 전극 접점, 용접의 용접 토치, 드릴, 그라인더, 절단용 워터 제트 등 기기나 용구의 총칭 으로서, 로봇 암 선단에 달아 사용하는 것을 말한다. ‘효과기’라고도 불리지만 관련서적에서는 말단효과장치(end effector) 라고 표기되는 경우가 많으며 사람의 손에 해당된다. 공구(tool) 또는 장치가 로봇의 기계적 팔에..
매니퓰레이터 - 자유도(degree of freedom), 아이언맨 자유도 자유도(degree of freedom)란 관절에서 허용되는 독립적인 움직임 방향의 수를 말한다. 일반적으로 매니퓰레이터는 작업 공간 내에 임의의 위치에서 임의의 자세를 취하기 위해서는 적어도 6자유도가 필요하다. 즉 3관절은 매니퓰레이터의 도구가 원하는 위치로, 또 다른 3관절은 원하는 자세(방향)로 되기 위해서 사용이 된다. 이러한 자유도는 작업종류에 따라 반드시 6 자유도의 매니퓰레이터를 사용할 필요가 없다. 그러나 매니퓰레이터의 도구가 장애물을 피하여 목표점에 도달한다든지 하는 원하는 경로를 지나기 위해서는 더 많은 관절을 필요로 하는 경우가 있으며, 자유도가 7이상인 매니퓰레이터를 여유자유도(redundant DOF)를 갖는 매니퓰레이터라고 한다. 방향을 나타내기 위한 3DOF 로봇의 손..
매니퓰레이터(Manipulator) - 조인트(prismatic, lower pair) 매니퓰레이터(Manipulator) 로봇의 팔인 매니퓰레이터(Manipulator)는 직접 운동을 하는 관절(Joint)과, 이 관절들 사이에 연결된 링크(Link)로써 이루어져 있다. 또한 관절은 일반적으로 회전운동을 하는 회전관절 (Revolute joint)과 직선운동을 하는 직동관절(미끄럼 관절: Prismatic joint)로 나눌 수 있으 며, 이러한 관절의 숫자는 매니퓰레이터의 자유도(Degree of Freedom)를 결정한다. 매니퓰레이터(Manipulator)는 링크(Link)와 관절(Joint)이 결합된 기구학적인 구조물이다. 말단장치는 그리퍼(gripper), 공구, 특별한 장치 등과 같이 로봇의 팔에 부착된 고정물이며, 실질 적인 작업을 수행한다. 동력 공급장치는 로봇 액추에이터에..
로봇의 구성요소 (매니퓰레이터, 말단효과장치, 액츄에이터, 센서, 제어기, 처리기, 소프트웨어) 대량 생산을 위한 자동화 시스템에서 주목받던 산업용 로봇은 현재 인간과 공존이라는 대명분하에 인간의 생활공간 확장과 삶의 질을 높이는데 기여하기 위해 변신 중이다. 이러한 트랜드 변화에서 로봇이 그 주연을 담당하기 위해 예상되는 핵심구성요소는 구동기, 메커니즘, 제어 및 지능, 배터리 등을 들 수 있다. 사람의 팔을 움직이는 힘의 근원은 근육이다. 그것은 부드럽고 직선적으로 신축하여 힘을 내는데, 그 변위량은 비교적 작다. 사람의 팔은 가장 많이 움직이어도 관절각은 기껏 180도 , 가장 많이 오므려도 0도 정도이다. 그리고 근육은 오므릴 때 힘을 내지만 늘릴 때에는 힘을 내지 않는다. 그 때문에 근육은 뼈 양측에 배치되며 어느 편 근육을 사용함으로 팔을 오므리거나 펴거나 하는 운동을 한다. 이에 비해서..
진화하는 로봇 산업과 사회 기존 산업용 로봇이 한 팔만 가졌다면, 특수목적으로 개발 중인 로봇은 작업용 팔이 두 개다. 움직이는 물체를 한 팔로 잡은 뒤 다른 팔로 가공할 수 있다. 두 팔 로봇은 작업 효율이한 팔 로봇보다 여섯 배 높다. 인류로 빗대면 오스트랄로피테쿠스에서 호모 에렉투스로 진화한 셈이다. 이 로봇의 또 다른 특징은 작업에 따라 사람의 손에 해당하는 ‘모듈’을 갈아 끼울 수있다는 점이다. 이전엔 운반용 로봇, 조립용 로봇, 포장용 로봇을 따로따로 마련해야 했다. 하지만 ‘양팔 로봇’ 한 대로 운반·조립·포장이 다 가능하다. 로봇이 갖는 장점과 동시에 ‘로봇의 발달이 우리의 일터를 빼앗지 않을까’ 하는 우려도 커지고 있다. 최근 전 세계적으로 암울한 전망이 쏟아지고 있다. 뉴욕대 교수는 다보스포럼에서 “로봇이 이끄는..
유비쿼터스 시대의 로봇 : 유비봇(소봇, 인봇, 모봇), 로보 사피엔스 유비쿼터스 시대의 로봇 ‘유비봇’ 로봇은 결국 움직이는 컴퓨터이다. 따라서 로봇의 미래는 컴퓨터 기술 발전과 밀접히 연관 되어 있다. 오늘날 여러 사람들이 주위에 내재된 다양한 컴퓨터들을 의식하지 않고 네트워크를 통해 사용할 수 있는 유비쿼터스 컴퓨팅 시대를 맞이하고 있다. 쉽게 말해 우리 주변에 있는 모든 사물들이 컴퓨터인 시대가 올 것이다. 이러한 추세에 맞춰 지능형 디지털 주거 공간의 컴퓨터 및 디지털 기기와 연동되어 언제 어디서나 접근 가능한 유비쿼터스 로봇, 이른바 ‘유비 봇(UbiBot)’이 등장할 것이다. 앞으로 우리 인류는 서로서로 긴밀하게 네트워크로 연결된 수십억 개의 유비쿼터스 공간 속에서 살게 될 것이다. 이 유비쿼터스 공간에서는 시간이나 장소, 가지고 있는 단말기에 구애받지 않고 사..
로봇의 개발분야 (아시모프, 아이로봇) 요즘 들어 가끔씩 매스컴에서 유비퀴터스(Ubiquitous:언제 어디서나) 로봇이라는 단어가 들을 수 있다. 이 단어는 로봇이 도처에 있다는 뜻이다. 어쩌면 사방에 널려있는 PC보다도 더많은 숫자의 로봇이 도처에 널리면서 세상을 더 복잡하게 만들지도 모른다. 일을 해줄 수 있다면 PC보다는 더 편리할 수 있다. 만약 로봇이 더 흔해지면 전자상가에서 로봇을 수십 만원대에 파는 날이 올 것이다. 흔해진 다음에는 중고 로봇들도 거래될 것이다. 거의 SF 소설에 나오는 테마들이 현실화할 것이다. 유비퀴터스 로봇 산업에 대한 세미나까지 공개적으로 열리는 요즘이니 어쩌면 머지않아 이들을볼 수 있을지도 모르겠다. 산업계의 예측에 따르면 앞으로 로봇은 중요한 성장 산업이 될 것이라고도 한다. 어쩌면 또 하나의 성장 동..