협동로봇 구조 이해하기: 로봇팔부터 로봇손·촉각센서까지

협동로봇이 물체를 집어 옮기는 모습을 보면 하나의 장치가 모든 일을 처리하는 것처럼 보입니다. 하지만 이 동작을 자세히 살펴보면 여러 구성 요소가 각자의 역할을 수행하고 있습니다.

로봇팔은 물체가 있는 위치로 이동하고, 팔 끝에 연결된 장치는 물체를 잡습니다. 접촉 상태를 데이터로 확인해야 하는 작업이라면 센서도 필요합니다.

협동로봇 구조는 팔을 움직이는 부분, 물체를 다루는 부분, 상태를 감지하고 제어하는 부분으로 나누면 이해하기 쉽습니다.

이번 글에서는 협동로봇의 기본 구조를 살펴보고, 리파인에서 취급하는 RM 협동로봇, ROhand, Tashan 촉각센서가 각각 어떤 역할을 하는지 알아보겠습니다.

협동로봇의 기본 구조: 베이스·링크·관절

로봇팔의 아래쪽에는 전체 몸체를 지지하는 베이스가 있습니다. 베이스를 기준으로 팔의 몸체인 링크와 움직임을 만드는 관절이 이어집니다.

사람의 팔에 비유하면 링크는 위팔과 아래팔, 관절은 어깨와 팔꿈치처럼 생각할 수 있습니다. 여러 관절이 함께 움직이면서 팔 끝의 위치와 방향을 바꾸는 것입니다.



여기서 중요한 점은 물체에 닿을 수 있는 것과 작업에 필요한 자세를 만들 수 있는 것은 다르다는 것입니다.

작업대 위의 물체를 위에서 집는 경우와 선반 안쪽의 물체를 옆에서 꺼내는 경우는 필요한 움직임이 다릅니다. 작업 반경뿐 아니라 관절의 움직임 범위, 주변 장애물, 말단 장치의 크기까지 함께 살펴봐야 합니다.

RM 협동로봇: 작업 위치와 자세를 만드는 로봇팔

리파인에서 취급하는 RM 협동로봇은 전체 구성에서 팔의 움직임을 담당합니다. 팔 끝에 연결된 장치를 물체 가까이 이동시키고, 작업에 필요한 방향으로 배치하는 역할입니다. 제조사의 설치 안내에서도 베이스 고정과 말단 도구 장착을 각각 다루고 있습니다.



리파인 RM65 협동로봇



(여러 관절이 함께 움직이며 팔 끝의 위치와 자세를 바꿉니다.)

RM 협동로봇을 검토할 때는 먼저 실제 작업을 구체적으로 정하는 것이 좋습니다.

물체는 어디에 놓여 있는지, 어느 방향으로 접근해야 하는지, 집은 뒤 어디까지 이동해야 하는지를 정하면 필요한 팔의 움직임이 보입니다. 이후 모델별 작업 반경과 가반하중, 설치 조건을 비교할 수 있습니다.

특히 가반하중을 확인할 때는 작업물의 무게만 계산해서는 안 됩니다. 로봇손이나 그리퍼, 장착용 어댑터 등 팔 끝에 추가되는 구성의 무게도 함께 고려해야 합니다.

같은 무게라도 장치가 길게 돌출되면 하중 조건이 달라질 수 있으므로, 무게중심과 허용 하중 조건도 해당 모델의 기준에 맞춰 확인해야 합니다.





관절은 어떻게 움직일까요?

로봇팔의 관절 내부에는 움직임을 만드는 구동부와 상태를 확인하는 부품이 들어갑니다.

일반적인 구조에서는 모터가 회전을 만들고, 감속기가 회전 속도와 토크를 조정하며, 엔코더가 회전 위치를 측정합니다. 세부 구성은 제품과 관절 설계에 따라 달라집니다.

제어기는 이러한 정보를 이용해 각 관절의 움직임을 관리합니다. 여러 관절을 정해진 순서와 속도로 움직여 팔 끝이 목표 위치와 자세에 도달하도록 하는 것입니다.

따라서 협동로봇을 도입할 때는 기계적인 구조와 함께 제어 환경도 확인해야 합니다. 사용할 말단 장치와 통신할 수 있는지, 외부 센서 데이터를 받아 프로그램에서 활용할 수 있는지가 실제 작업 구성에 영향을 줍니다.



리파인 RM65 협동로봇 + ROhand 로봇손



ROhand: 가벼운 구조에 촉각 정보를 더한 로봇손

로봇팔이 물체 앞까지 이동했다면, 다음에는 물체를 잡고 다루는 장치가 필요합니다. 팔 끝에서 실제 작업을 수행하는 장치를 말단 장치, 또는 엔드 이펙터라고 부릅니다. ROhand는 여러 손가락의 움직임을 활용해 물체와 상호작용하는 로봇손입니다.

ROhand의 장점 중 하나는 가벼운 무게(ap002 - 575g)입니다. 로봇팔은 말단 장치와 물체의 무게를 함께 지탱해야 하므로, 로봇손 자체의 무게도 중요한 선택 기준입니다. 가벼운 말단 장치는 로봇팔에 더해지는 하중을 줄이는 데 유리합니다. 실제 적용 시에는 해당 모델의 무게와 연결 부품, 잡을 물체까지 포함해 로봇팔의 허용 하중을 확인해야 합니다.



ROhand AP002는 촉각센서를 내장해 접촉 정보를 활용할 수 있다는 점도 특징입니다. 손가락을 움직여 물체를 잡는 동작에 더해, 물체와 접촉할 때의 센서 정보를 활용하는 파지 연구나 제어 실험을 구성할 수 있습니다. 다양한 물체를 다루면서 손가락 자세와 접촉 상태를 함께 살펴보려는 교육·연구 환경에서 검토할 만한 장점입니다.

로봇팔이 손의 위치와 방향을 바꾼다면, ROhand는 그 위치에서 손가락을 움직여 물체를 다룹니다. 여기에 AP002의 촉각 정보를 활용하면, 손의 움직임뿐 아니라 물체와의 접촉 상태까지 함께 고려하는 작업을 구상할 수 있습니다.

도입할 때는 잡으려는 물체의 크기와 형태, 필요한 손가락 동작을 먼저 정하고 모델별 기능을 확인하는 것이 좋습니다. 로봇팔과의 장착 규격, 전원, 통신 방식, 제어 명령과 함께 촉각 데이터를 프로그램에서 어떻게 읽고 활용할 수 있는지까지 살펴보면 실제 작업에 맞는 구성을 선택하는 데 도움이 됩니다.





Tashan 촉각센서: 물체와의 접촉을 데이터로 확인하는 구성

로봇손으로 물체를 잡는 동작을 만들었다면 다음과 같은 질문이 생길 수 있습니다.

“손가락과 물체가 접촉하는 상태를 데이터로 확인할 수 있을까?”

손가락에 내린 동작 명령만으로 실제 접촉 상태를 모두 알 수 있는 것은 아닙니다. 접촉 데이터를 수집하거나 이를 바탕으로 동작을 조정하려는 작업에서는 촉각센서를 검토할 수 있습니다.

리파인에서 취급하는 Tashan은 손끝과 그리퍼 등에 적용하기 위한 촉각센서 제품군을 제공합니다. 제품별 형상과 센서 구성이 다르므로 적용 위치와 필요한 측정 정보에 맞춰 모델을 선택해야 합니다



리파인 타싼 센서 - 출력 데이터



촉각센서를 검토할 때는 먼저 어떤 정보를 얻으려는지 정하는 것이 좋습니다.

접촉 여부를 확인하려는지, 힘의 변화나 방향에 관한 데이터가 필요한지에 따라 확인할 사양이 달라집니다.

센서의 설치 공간과 고정 방식도 중요합니다. 물체와 맞닿는 위치에 센서를 배치할 수 있는지, 장착 후 손가락의 움직임이나 파지를 방해하지 않는지도 살펴봐야 합니다.

또한 센서가 데이터를 출력하는 것과 로봇이 그 데이터를 이용해 동작을 조정하는 것은 별도의 단계입니다.

측정값에 따라 잡는 동작을 바꾸려면 데이터를 읽고 판단하는 프로그램과 제어 구성이 필요합니다. 따라서 센서의 측정 기능과 함께 출력 방식, 데이터 처리 방법, 로봇 제어 환경을 검토해야 합니다.





로봇팔·로봇손·촉각센서, 어떤 구성이 필요할까요?



모든 작업에 세 제품이 필요한 것은 아닙니다.

정해진 물체를 일정한 위치로 옮기는 작업이라면 로봇팔과 단순한 말단 장치부터 검토할 수 있습니다. 여러 손가락의 동작을 연구한다면 로봇손이 검토 대상이 되고, 접촉 데이터를 수집하는 실험이라면 촉각센서의 측정 기능이 중요해집니다.

실제 조합은 선택한 모델의 장착 조건, 전원, 통신, 소프트웨어 호환성을 확인해야 합니다. 협동 작업의 안전 조건 역시 팔 본체뿐 아니라 장착 도구, 작업물, 동작 경로를 포함해 검토해야 합니다.

작업 조건에 맞는 구성을 리파인과 함께 검토해 보세요

협동로봇 구조를 이해하면 제품을 비교할 때 확인해야 할 항목도 구체적으로 보입니다.

팔이 어디까지 움직여야 하는지, 끝에서 무엇을 잡아야 하는지, 어떤 접촉 데이터가 필요한지를 차례로 정하면 됩니다.

리파인은 RM 협동로봇, ROhand, Tashan 촉각센서를 취급하고 있습니다. 제품 구성을 검토하고 계신다면 다음 내용을 알려주세요.

• 작업 대상: 물체의 크기·무게·재질

• 필요한 동작: 집기, 옮기기 등 수행하려는 작업

• 사용 장비: 사용 중이거나 도입을 검토하는 로봇 모델

• 필요한 데이터: 접촉 여부, 힘 관련 데이터 등 수집 목적

알려주신 작업 조건을 바탕으로 적용 가능한 제품과 추가 확인이 필요한 연동 조건을 검토해 드립니다.