[첨단 헬로티] 최근 ‘부드러운 로봇’이 주목받아 Science Robotic지나 전문지 Soft Robotics에서 논문이 많아지고 있다. 특히 하버드대학, 케임브리지대학 등 지금까지 로보틱스에는 소극적이었던 대학이 중점을 두고 있다. 그러나 부드러운 로봇은 결코 새로운 주제도 아니고, 1960년대 초반부터 일본에서 활발히 연구되고 있었다. 대표적인 연구로는 도쿄대학 생산기술연구소의 모리 마사히로 조교수(당시)의 인공근육이나 도쿄공업대학의 우메타니 요우지 연구실의 뱀 로봇, 전복 로봇, 대장의 연동운동, 그리고 오사카대학 생물공학과 스즈키 료지 실험실의 불가사리 로봇 등이 있다. 대부분은 영어 논문이나 로보틱스의 저명한 국제회의에서 발표됐다. 그러나 시대가 너무 일러 네트워크나 데이터베이스도 없는 시대였기 때문에 인용되지 않았던 것이 많이 아쉽다. 계측자동제어학회가 발족된 지 얼마 되지 않은 때로, 로봇학회도 존재하지 않았지만 당시의 로봇 연구자는 생물물리학이나 신경생리학, 인공장기 등의 연구자와 교류가 활발했다. 새로운 분야의 야심찬 젊은이, 중견 연구자가 소속 학회를 초월해 합숙적인 연구회를 갖고, 공사에 걸친 교류를 지속하고 있었
[첨단 헬로티] ADAS 첨단 운전자 지원시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)은 운전 중 발생할 수 있는 많은 상황을 자동차 스스로 인지하고, 이 기술을 통해 차량내 관련 장치를 자율적적으로 제어하는 기술이다. 자율 주행 차량에 대한 관심이 커지면서 자동차를 운전하는 운전자와 탑승자에 대한 안전 문제가 더욱 큰 관심사가 되고 있다. ADAS를 통한 가장 크 혜택은 안전과 더 나은 운전 환경이다. 안전은 운전자와 승객의 안전은 물론 주변의 보행자 및 운전 중인 다른 운전자들을 포함하는 개념이다. 또한, 주차를 쉽게 할 수 있도록 해주는 보조 주차 시스템 및 최적화된 성능으로 차량을 유지할 수 있도록 할 수 있다. “차량이 보다 안전하고 개선된 최적의 운전 환경을 제공할 수 있도록 차량이 주변 환경을 모니터링 할 수 있는 기술”이 ADAS의 핵심 장점이라 할 수 있다. ADAS 시스템은 정보를 획득하여 정보를 처리하여 해당하는 정보를 처리하는 3 가지 동작을 기본으로 한다. 센서 프로세서 [그림 1]에서는 기본적인 ADAS시스템의 블록도를 나타낸다. ADAS 시스템은 카메라, 라이다, 레이더, 오디
[첨단 헬로티] 미래 헬스케어는 지금보다 데이터에 대한 의존도가 높고 개인별 맞춤화가 두드러질 것이다. 체온계 온도 37°C를 근거로 환자의 미열을 진단하는 것이 아니라 각 개인의 평상시 체온이 유사한 조건에서 관찰된 기준선에 비해 높은 경우 미열이라 진단하게 된다. 환자들은 정해진 일정에 맞춰 임의적 또는 경제적 여건에 따라 병원을 방문하는 것이 아니라 각자 상황에 맞게 최적화된 일정에 따라 진료를 받게 된다. 유토피아적인 미래에는 환자와 의사 모두 세심하게 모니터링하고, 만성질환에 대해 소통하며, 예방 치료에 더욱 적극적으로 임할 것이다. 기술 분야 전문가들은 이미 출시됐거나, 시제품 및 연구 개발 단계에 있는 다양한 연속 모니터링 웨어러블 제품을 통해 비침해적(Non-intrusively)으로 수집 가능한 데이터의 한계를 계속 넓혀가고 있다. 의료 전문가들도 디지털 의료 세계에 입문하고 있다. 웨어러블 건강 모니터링 효율에 대한 최근 연구에 따르면 캘리포니아 LA세다스시이 병원에서 수술받은 환자 100명을 모니터링 한 결과 액티비티 모니터링이 걸음수 측정 정확도를 높여 준 것으로 확인됐다. 미국의사협회(AMA)가 후원한 이 연구에서 수술 다음날
[첨단 헬로티] 엔지니어가 설계를 할 때, IC를 데이터 시트 사양만으로 선택하는 것은 적절치 않다. 적합한 패키지의 IC를 선택해야 할 뿐만 아니라, 최종 시스템의 제조와 어셈블리에 대한 요구 조건을 모두 고려해야 한다. 이 글에서는 전체적인 설계에 있어서 이러한 선택이 왜 중요한 지에 대해 설명하고자 한다. 혁신적인 DC/DC 전원 관리 IC 패키지 기술은 전원 회로의 잡음과 방사 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 고성능 자동차 장비 시스템으로 신뢰성과 제품 수명을 향상시킨다. 또한, 핀아웃 구성, 웨이팅 가능 플랭크 핀, 핀 간격, 보드 차원 신뢰성 같은 다양한 요소들이 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 그 중에서도 신뢰성과 핀아웃 구성에 대해서 살펴보자. [그림 1]은 자동차 하이브리드 클러스터 애플리케이션의 시스템 블록 다이어그램으로서, 빨간색으로 표시된 것은 오프 배터리 전원 분배 네트워크이다. 이들 시스템의 부하 전류 요구가 갈수록 높아지고 있다. 이것은 다양한 종류의 고선명 디스플레이로 다양한 기기로부터의 미디어, 3D 내비게이션, 운전자 모니터링 시스템, 전방 및 후방 카메라, 인포테인먼트 헤드 유닛 같은 복잡한 기능들을 지원하기 위해서다.
[첨단 헬로티] 반도체/디스플레이 등 대량 생산 제조 라인은 공정 효율과 생산 속도 개선 요구를 끊임없이 받고 있으며 이로 인해 대다수 장비 제조사는 핸들링 로봇을 장비 안으로 넣고자 하는 시도를 하고 있다. 이미 독일, 일본 등의 해외 업체들은 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리의 확산에 따라 다양한 방식으로 장비에 로봇을 내장하거나 연계하여 활용 하고 있다. 장비 제조사의 로봇 사용에 대한 추세를 살펴보면, 과거 에는 핸들링 공정에 직교방식의 로봇을 주로 사용했으 나, 단순한 로봇 모션으로는 복잡한 공정에 대응이 어렵고 공간과 속도의 제약 등의 문제 때문에 근래에는 초고속 SCARA 또는 수직 다관절 로봇의 도입이 적극 추진 되고 있다. 산업용 로봇 모션 제어기 전문 기업인 다인큐브는 급격히 대두되고 있는 장비와 로봇의 통합 솔루션에 대한 고객의 니즈를 충족하고 생산 효율과 비용 절감 그리고 전체 시스템의 최적화를 위한 솔루션인 장비용 로봇 제어기 ‘DMC-coreCon’을 출시하고 국내외 메이저 기업들에 본격 양산 공급을 하고 있다. 자동화 장비+스마트 핸들링 로봇 통합 제어 솔루션인 DMC-coreCon은 많은 장비 제조사가 핸들링
[첨단 헬로티] ▷▶이보 볼젠(Ivo Bolsens) 자일링스 수석 부사장 겸 CTO(Chief Technology Officer) 이미 여러 차례 무어의 법칙(Moore’s Law)에 대한 종말이 선포된 것을 고려하면, 우리는 지금 포스트-무어의 시대에 살고 있다고 말하는 것이 적절할 것이다. 그렇지만 어느 누구도 발전의 속도를 늦추려고 하지는 않을 것이다. 트랜지스터 밀도에 대한 고든 무어(Gordon Moore)의 관점은 커즈와일(Kurzweil)이 언급한 수확가속의 법칙(Law of Accelerating Returns)에서처럼 기본 기술의 장기적 흐름을 보여주는 한 측면에 불과하다. 무어의 시대에 기업들은 새로운 프로세스 노드가 가져다 주는 이익에 만족하고, 다소 안주한 경향이 있었던 것도 사실이다. 비록 속도는 느리지만, 확장은 계속될 것이며, 또한 무어의 법칙이 더 이상 효력을 발휘하지 않게 됨에 따라 새로운 트렌드를 보다 강하게 추진할 수 있는 동기가 부여되고 있다. ▲이보 볼젠(Ivo Bolsens) 자일링스 수석 부사장 겸 CTO(Chief Technology Officer) 최근에는 멀티칩 3D 통합과 같은 몇 가지 흥미로운 새
[첨단 헬로티] 와타나베 요시노부 (渡邉 芳修), 미즈타니 와타루 (水谷 亘) ㈜소딕 1. 서론 고정도, 고품위의 금형가공에서 NC 장치의 고속․고정도 윤곽 제어는 없앨 수 없는 기능인데, 최적의 파라미터 선택과 주축 회전수, 절삭 이송 속도 등의 가공 조건을 결정하기 위해서는 테스트 가공이 필요하며, 리드 타임 증가, 코스트 증가의 원인이 되고 있다. 또한 미세 정밀가공이나 복잡 형상의 가공에서는 실제 절삭 이송 속도(F값)이 지령 절삭 이송 속도에 도달해 가공하고 있는 것은 드물며, 그것을 하회해 가공되고 있는 것이 많이 있다. 그렇기 때문에 1날당 절삭량으로 판단한 가공 조건이 무너져 버리고 결과적으로 공구 마모를 촉진시키는 원인이 되며, 또한 절삭 이송 속도의 큰 편차로부터 가공 면질이 손상되어 버리는 경우가 있다. 그래서 동사에서는 앞에서 서술한 문제를 해결하고, 가공 조건 결정의 작업량을 삭감하기 위한 어시스트 툴로서 최적의 ‘절삭 이송 속도’와 ‘고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터’를 산출하는 소프트웨어 ‘EF-Tune’를 개발했다. 이 글에서는 EF
[첨단 헬로티] 가오 펭(高 峰) 서일본공업대학 1. 서론 절삭가공이나 연삭가공 등의 기계가공을 할 때에 바이스로 피가공 재료를 고정할 필요가 있다. 1개씩 가공하는 것보다 여러 개의 워크(중간 가공품과 초기 상태의 재료를 포함)를 동시에 바이스로 고정, 1회의 가공을 하는 것은 효율적이다. 한편 보통의 바이스를 사용하는 경우, 여러 개의 워크를 동시 고정하는 것은 고체 간의 작은 치수차에 의한 체결력의 편차가 발생해 불량품의 발생이나 가공 중에 워크 어긋남의 위험을 초래할 가능성이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 이번 개발은 여러 개의 동일 규격의 워크를 1개의 바이스로 고정해 가공할 때에 작은 치수의 차이를 흡수하는 플로팅 바이스의 구조를 제안했다. 이 글에서는 그 구조와 동작 원리를 해설하고, 시제작품을 이용한 동작 확인과 평가의 평가를 보고한다. 2. 보통의 바이스로 고정하는 체결 방법과 문제점 (1) 보통 바이스의 체결 방법 밀링이나 머시닝센터, 연마기 등의 가공기를 이용해 부품을 가공할 때에 워크의 고정에는 끼우기 턱이 있는 지그인 바이스를 사용한다. 보통의 시판 바이스의 구조는 대부분 나사식으로, 회전운동을 직선 이동으로 변환해 평행하는 2개의
[첨단 헬로티] 오츠키 토시아키 (大槻 俊明), 사사하라 히로유키 (笹原 弘之) 東京農工대학 사토 류타 (佐藤 隆太) 神戶대학 1. 서론 5축가공기를 포함해 CNC(수치제어) 공작기계의 중요한 운동 성능은 공작물을 원하는 정도 내로 가급적 단시간에 가공하는 고속․고정도성이다. 일반적으로 속도와 정도는 트레이드 오프의 관계에 있는 것이 알려져 있다. 즉, 오차를 작게 하기 위해서는 속도를 줄여야 하며, 속도를 높이면 오차가 커진다. 그렇기 때문에 고속․고정도성을 평가하기 위해서는 속도와 정도를 동시에 평가할 필요가 있다. 직교 2직진축에 대해서는 그 고속․고정도성을 속도와 오차의 2차원으로 평가하는 방법이 있다. 이 글에서는 회전축과 직진축에 의한 원통면과 그 전개면을 도입, 전개면 상에서 회전축과 직진축의 지령 궤적을 지령해 모터 인코더 위치를 전개면에 전사함으로써 실제 궤적을 얻고, 오차를 지령 궤적과 실제 궤적의 차이로서 얻는다. 그리고 회전축과 직진축의 윤곽 운동에서 고속․고정도성을 속도와 오차의 2차원으로 평가한다. 2. 원통면의 도입과 속도․오차 2차원 표시 (1) 회전축과 직진축에 의한 전개면의
[첨단 헬로티] 나카무라 신고 (中村 眞吾) 三菱重工工作機械(주) 1. 서론 작업자 부족이 심각화되고 있는 가운데, 금형에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다. 기존의 대형 가공기에 의한 금형 제작은 작업자의 테크닉이 필요하며, 기계 다듬질가공 후의 수작업 수정이 있었기 때문에 자동화를 위한 과제 해결이 어려운 상황이었다. 단순히 무인운전할 수 있는 것도 자동화라고 할 수 있지만, 작업자가 기계가공 전후 혹은 도중에 개입해 조정이나 재가공을 하지 않고 안정된 고품질의 금형가공을 실현하는 것을 지향할 필요가 있다. 동사 제품인 대형 고정도 가공기 ‘MVR․Fx’는 제로에 대한 도전을 콘셉트로 고정도․고품위 가공이 가능하도록 만들어져 있다. 이 기계의 기능을 중심으로, 금형가공의 자동화를 위한 가공기 성능과 측정 기술의 진화에 대해 소개한다. 2. 기계의 신뢰성․재현성 금형가공의 자동화에는 기계의 기본 성능을 향상시켜 고정도화시키는 것이 전제 조건이 된다. 몇 번 가공해도 동일한 결과를 얻을 수 있는 신뢰성․재현성이 없으면, 후술할 기술의 성능을 발휘할 수 없기 때문에 동 기계의 구조는 모두를 수정
[첨단 헬로티] 호리에 토시하루 (堀江 利治) 新日本工機(주) 1. 서론 최근의 금형가공에서 고속․고정도․고품위 등의 요구는 계속 높아지고 있다. 이 글에서는 이러한 요구를 반영해 보정 없이 트라이 한 번으로 금형을 제작하기 위해 정도, 면품위, 가공 시간 단축의 3요소를 고차원으로 양립시키는 것을 목적으로 하는 대응을 소개한다. 2. 금형가공기 기술 금형의 고속․고정도․고품위를 달성하기 위해서는 기계와 제어의 요소가 높은 수준으로 밸런스가 잡혀 있어야 한다. 우선 기계는 고속의 가속도에서도 고정도를 유지하는 강성, 그리고 장시간의 무인가동을 실현하는 안정성이 필요하다. 제어에 있어서는 디자인을 충실하게 재현하는 가공 패스와 최속 가공을 실현하는 속도 제어가 필요하다(그림 1). (1) X축 리니어모터 구동을 채용 기존 동사에서는 대경 볼나사를 채용, 금형 중량에 대응한 X축의 가감속 설정과 최적의 파라미터 설정을 하는 방법에 의해 고속․고정도․고품위 가공을 실현해 왔다. 그러나 특히 금형 중량이 큰 경우나 X축 스트로크가 긴 경우에는 각 축의 동기를 유지할 필요성에서 X축의 영향(볼나사의 비틀
[첨단 헬로티] 적층제조(AM) 기술의 설계와 제조의 자유는 회사와 조직에 제품, 공정, 수익을 향상시킬 수 있는 기회를 창출한다. 특히 금속 적층제조는 보건 및 항공우주와 같은 규제가 엄격한 산업에서 고부가가치의 중요한 부품과 구성 요소를 생산하며, 계속해서 그 가치를 입증하고 있다. 금속 적층제조로 실현하는 혁신 가속화 에너지 업계는 변화에 내재한 위험을 완화하는 동시에 적층제조의 고유한 이점을 활용하는 방법을 찾고 있다. 인력 확보, 품질 보증, 검증 및 공정 제어와 같은 중요한 주제는 혁신을 시작하기 위해 금속 적층제조 기술의 구현을 가속화 하는 방법에 대한 질문으로 이어진다. 이하 내용에서는 3D시스템즈가 반복적이고 검증된 고품질의 금속 3D프린팅 부품을 얻고, 모든 단계에서 금속 AM 프로세스를 검증 및 제어해 구현에 들이는 시간을 줄임으로써 빠른 목표 달성 및 모범 사례 적용을 지원하는 방법을 안내한다. 이는 부품을 제조하고 고객 교육과 엔지니어링 서비스를 제공하는 시설인 글로벌 고객 혁신 센터(CIC)의 전문가팀을 통해 이뤄진다. ▲적층제조는 고부가가치 공정으로, 적절히 활용했을 때 경쟁 우위를 제공한다. 주요 응용 분야를 위한 AM의 가치 실
[첨단 헬로티] 마에카와 요시노리 (前川 佳德) 마에카와 사무소 제1회 차세대 자동차의 CASE를 알자 핵심 포인트 ·2030년 시점에도 세계 신차 생산에서 전기자동차는 10% 정도, 하이브리드차(PHEV 등을 포함)가 40% 이상이고, 가솔린차(디젤차를 포함)가 45% 정도로 예측되며 가솔린차가 급격하게 없어지지는 않을 것이다. ·차세대 자동차의 디지털화에 일본은 뒤쳐졌다고 하지만, 사용성이 좋은 소프트웨어나 서비스의 개발‧제공에서는 일본의 강점을 발휘할 수 있다. 일본의 새로운 연호 ‘레이와(令和)’가 시작됐다. 새로운 시대가 좋은 시대가 되어 가기를 기원한다. 오늘날의 정치·경제는 변화가 심하고 부품·금형 제조업에 있어서도 변화에 적확하게 대응하는 것이 요구된다. 특히 주요 고객인 자동차 산업이 큰 전환기를 맞이하고 있으며, 그 동향 예측은 중요한 관심사이다. 자동차 산업에서 ‘100년에 한번’이라고 하는 대전환은 차세대 자동차의 EV 시프트(전동화)로 시작되어, CASE(디지털화)와 MaaS(공용화) 등의 키워드가 주목받고 있다. 해설본도 많이 나와
[첨단 헬로티] 우시오 코이치 (牛尾 公一) ㈜데이터디자인 1. 서론 3D 프린터를 활용하는 대상 애플리케이션이 기존의 시제작․디자인용 용도에서 기능성 평가나 최종 부품, 간이형․치공구로 확대를 보이기 시작하고 있다. 대응 재료도 강도나 인성이 우수한 것, 내마모성․내열성으로 특화된 것을 사용할 수 있게 됐다. 그리고 새로운 3D 적층조형 방식의 개발이나 장치 그 자체의 소형화․고기능화가 추진되고 있다. 동사는 2010년경부터 3D 적층조형에 관한 소프트웨어 기술에 주력해 지식을 축적해 왔다. 2019년 3월에는 기후(岐阜)현 카카미가하라(各務原)시에 토쿠다(德田)공업(주)의 협력을 얻어 금속․카본 재료에 대응한 3D 적층조형 기술을 연구하는 3D 테크니컬 래버러토리를 설립했다. 3D 적층조형이 유효한 애플리케이션의 창출을 목적으로 하고, 소프트웨어와 하드웨어뿐만 아니라 엔지니어링 서비스까지 융합한 대응을 스타트시켰다. 2. 기존형 금속 적층 방식의 과제와 새로운 3D 적층 방식 : ADAM 기술 금속 재료를 사용한 3D 적층조형 방식에는 금속 분말을 고출력 레이저나 전자빔으로 소결하는 파우더 베드 퓨전(
[첨단 헬로티] 사츠타 토시타카 (薩田 壽隆), 요코타 토모히로 (橫田 知宏), 요코우치 마사히로 (橫內 正洋) (지방독립행정법인)神奈川 현립 산업기술종합연구소 1. 서론 분체 레이저 패딩 용접은 재료 표면에 형성된 용융지에 분말을 공급함으로써 모재와 다른 특성을 가진 퇴적층을 형성하는 기술이다. 최근 이 퇴적가공과 함께 절삭가공 기능을 가진 복합기가 공작기 메이커에서 시판되어 기계 부품의 시제작 가공에 대한 적용이 기대되고 있다. 퇴적가공 시에 전가공의 절삭유제가 레이저 조사부에 부착하면, 스패터의 발생이나 블로홀 등의 내부 결함의 발생으로 이어진다. 그렇기 때문에 절삭가공 시에는 유제를 사용하지 않는 드라이 절삭이 요망된다. 그러나 레이저 분체 패딩에 의한 퇴적층의 드라이 절삭특성에 관한 보고는 볼 수 없다. 필자 등은 레이저 분체 패딩 용접의 기계 부품에 대한 적용 분야 확대를 목적으로, 철강 재료 상에 고경도의 패딩층을 형성하고 평가시험을 해 왔다. 저합금강판 상에 고속도공구강 분말에 의해 1,000HV의 경화층을 형성하고 그 특성을 보고했다. 기계 부품은 인성을 요구받는 것도 많고, 600HV 정도의 경도로 소정의 인성을 가진 퇴적층이 요구되는 경우
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