독일 SCHUNK사의 매니퓰레이터
독일 SCHUNK사의 매니퓰레이터
SCHUNK사의 제품군 카탈로그를 살펴보니, 이런 정책으로 제품군을 구성하는 것 같다.
바로 "모듈화"다.
이를 통해 매니퓰레이터를 마치 레고블럭처럼 인티그레이션 해서 사용자 각자의 용도에 맞게 구성해서 사용할 수 있다.
또한 제조사 입장에서는 표준화가 되므로 많은 잇점을 가진다.
표준화는 기계적 조립부의 표준화 뿐만 아니라, 시그널 통신의 표준화도 포함한다.
게다가 각 모듈에는 필요한 전장물을 전부 내장하고 있도록 구성하므로,
사용자는 매우 심플하게 조립 가능하다.
데이터 및 시그널 케이블을 통합하여 1개의 케이블 만으로 조립되도록 한 부분도 주목할 만 하다.
케이블의 선의 개수를 최소화하는 표준화된 시리얼 통신을 구성하고,
파워케이블과의 신호 간섭이 없도록 배려된 표준화된 케이블을 사용하여 매우 심플하다.
모듈화 전략을 보여주는 "Modular Robotics"라는 구호는 PowerCube라는 관절 제품군으로 구체화된다.
필요한 모든 것을 내장하여 하나의 심플한 큐브 형태로 집약했다.
이것들을 몇 개 사서 구성하면 훌륭한 로봇 팔이 된다.
그리퍼인 PG, 기본형인 PR, 2개 자유도의 PW 제품, 고급형의 PSM/PDU 제품, 리니어 동작의 PLS 제품.
이외에도 F/T센서 모듈이나, 외부 충격에 기계적 완충을 해 주는 컴플라이언스 모듈,
또는 토크리미터와 같은 개념의 안전용 모듈 등을 추가해서 구성 가능하다.
PR 70-161 제품의 사양을 대략 살펴보면,
정격토크 23 Nm / 최고토크 46 Nm
회전한계 360도
중량 1.7 kg
반복위치정밀도 0.002도
최고 각속도 150 도/초
최고 가속력 600 도/초^2
감속비 161:1
입력전압 24V DC / 정격전류 4A / 최고전류 8A
내장 제어기 소비전류 0.5A
내장 위치 감지 센서 : 엔코더
통신 : RS-232, Profibus-DP, CAN-Bus
기타사항 : 클린룸 클래스-3에서 사용 가능. 방수 클래스 IP64. 모듈 보증기간 24개월.
1. 제어 및 파워 회로부
2. 엔코더 : 분해능은 안나와 있다.. RS-422 통신으로 직접 나온다.
3. 모터 : BLDC모터.
4. 하모닉 드라이브 감속기
5. 마그네틱 브레이크 : 정지상태, 또는 파워가 나갔을때 붙잡고 있을 수 있도록 하기 위해 내장
6. 캡 : 사용자의 설비에 장착할때 사용할 수 있는 부분.
7. 하우징 : 하드 아노다이징 처리된 알미늄 소재.
이상의 형태로 표준화된 PowerCube 제품군을 조합해서, 아래와 같은 "LWA2"라는 경량 대출력의 매니퓰레이터 제품을 구성할 수 있다.
여기에 그리퍼, F/T센서 따위의 추가 모듈을 더 붙여서 기능을 확장할 수 있다.
헌데 이상의 제품군을 업그레이드 해서, 다음과 같은 최신판도 소개되고 있다.
PRL 60 제품의 경우, 사양은 대충 다음과 같다.
정격토크 4.5 Nm / 최고토크 9.6 Nm
회전한계 360도
중량 1.0 kg
반복위치정밀도 0.002도
최고 각속도 50 도/초
최고 가속력 200 도/초^2
감속비 300:1
입력전압 24V DC / 정격전류 2A / 최고전류 4A
내장 제어기 소비전류 0.5A
내장 위치 감지 센서 : 엔코더 (Multi Turn Encoder)
통신 : RS-232, Profibus-DP, CAN-Bus
기타사항 : 방수 클래스 IP65. 모듈 보증기간 24개월.
--> 선행 버전의 PR 제품군 보다는 방수레벨이 올라가 있고,
디자인이 개선으로 자중을 줄이고
동시에 기어 감속비를 높여 중량대 출력비를 높인 정도인 듯 하다.
1. 제어 및 파워 회로부 일체
2. 내장 브레이크
3. 모터 : BLDC 서보모터.
4. 하모닉 드라이브 감속기
5. 하우징 : 하드 아노다이징 처리된 알미늄 소재.
이 PRL 모듈을 써서 LWA3 매니퓰레이터를 조합할 수 있다.
신버전의 모듈에서 경량화에 성공하였기 때문에, 더 가볍고 상대적으로 더 강한 힘을 낼 수 있다고 한다.
(기존보다 출력대 중량비가 약 2배 향상되었다고 표기되어 있다)
7자유도+그리퍼 모듈 추가 구성에서 페이로드가 대략 5kg보장하는 것 같다.
케이블링 방법이 개선되어, 신버전의 PRL 모듈은 중공식이므로 가운데의 구멍을 통해 단일 케이블을 처음부터 끝단까지
쭈욱 연결하여 아주 깔끔하게 처리 가능하다고 한다.
소프트웨어 아키텍쳐는 공개했다고 되어 있다.. (구체적인 내용은 찾지 못해서 모름)
암튼, 앞선 포스트에서 알아본 DLR 연구소의 LWR 매니퓰레이터 보다 힘이 약한 것 같다.
이유는 단 하나, 모터 때문이다.
DLR 연구소의 LWR 매니퓰레이터는 특주품 BLDC모터 (무게 98g에 출력 140W짜리 초경량 초강력 모터는 생전 처음봄)가
사용되고 있는데,
여기 이 SCHUNK의 LWA 매니퓰레이터는 기성품 BLDC 모터를 적용하여 가격 수준을 타협한 것으로 보인다.
암튼, 이 회사에서 추진한 제품 라인업의 모듈화 및 표준화 전략이 제대로 먹혀들고 있는 것인지는 잘 모르겠으나,
산업용 매니퓰레이터라는 제품 특성상 이는 당연한 선택으로 보인다.
산업용이 아닌, 리테일 시장을 겨냥한 지능형 로봇의 매니퓰레이터 제품으로서 이런 개념을 적용한다면...
외관 디자인 제한 조건이 걸리기 때문에 상당히 어려움이 있을지도 모른다.
하지만 로봇 제품은 생산량이 아직 한정되어 있는 부분이 많기 때문에
이와 같은 모듈화, 표준화 전략을 택하는 것도 나쁘지는 않을지도 모르겠다.
