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[협동로봇 기술분석] 토크센서 VS 전류센서, 가성비 센서는?
작성일 2020.05.22 첨부파일
[협동로봇 기술분석] 토크센서 VS 전류센서, 가성비 센서는? 토크센서는 정밀도 우수, 전류센서는 가격 저렴 협동로봇 기업들, 소비자 니즈 맞춰 전략 개선 중

협동로봇은 겉으로는 비슷하게 보인다. 6개 정도의 관절과 사람 팔의 1.5배 정도의 길이(약 600 ~ 1300mm)와 두께. 물론 가반중량과 작업 반경에 따라 크기는 달라진다. (일반적으로 가반중량 3kg, 5kg, 10kg, 12kg 정도로 나눠진다. 최근 유니버설로봇은 16kg 가반중량의 제품을 새롭게 선보이기도 했다.)

하지만 하드웨어나 소프트웨어 부분에서 분명한 차이점은 있다. 그 가운데 협동로봇의 품질을 결정하는 요소 중 하나는 감지 센서다. 감지 센서는 사람이나 장애물 등 외부 요소와 부딪혔을 때 이를 감지하고 자동으로 정지하는 등 그에 따른 동작을 할 수 있도록 해주는 센서다.

협동로봇 기업들도 감지 센서 선택 여부에 맞춰 가격 정책 및 판매 전략을 구성한다. 현재 협동로봇은 크게 2가지, 토크센서 또는 전류센서를 적용하고 있다.

정밀도 측면에서는 토크센서가 더 높은 수준의 성능을 발휘한다. 가격 측면에서는 전류센서 방식을 적용하는 게 이익이다. 단순히 성능과 가격, 두 측면만으로 두 센서를 구별하기는 힘들다. 이번 호에는 두 센서의 차이가 무엇인지, 협동로봇 기업들은 센서 적용에 있어 어떤 전략을 짜는지 살펴본다.

토크센서와 전류센서는 무엇? 센서는 로봇의 상태(관절의 회전각, 주행위치 및 가속도 등)를 피드백하기 위하여 사용되는 한편, 외부환경(접촉상태 또는 물체와의 거리 등)을 파악해 상호작용하기 위하여 사용되기도 한다.

▲(오른쪽부터)로보티큐(Robotiq)의 토크센서 FT300과 ATI 토크센서 Mini45 <사진 출처 : 각 사 홈페이지>

▪ 토크센서 – 토크센서(F/T센서, Force and Torque Sensor)는 스트레인 게이지를 이용하여 물체의 무게나 동작 중에 발생하는 힘 또는 토크를 측정한다. 힘이 가해지면 뒤틀리는 특성을 가지고 있으며 뒤틀림에 비례하여 게이지에 흐르는 전류가 변화한다.

이러한 특성을 이용하여 힘과 토크의 3차원 벡터를 측정한다.

센서는 힘을 전달하기 위한 금속판으로 덮여있으며 금속판은 센서 중앙의 구조와 연결되어 6개의 스트레인 게이지에 힘을 전달한다. 금속판에 접촉이 발생하고 접촉력이 스트레인 게이지에 전달되면 6개의 게이지들에 대한 뒤틀림의 정도가 총 6개의 변수로 나타나고, 이 값이 교정된 강성 매트릭스(Calibration stiffness matrix)와 곱해져서 최종적으로 3축에 대한 힘과 토크를 측정하게 된다.

토크센서는 로봇 팔 힘 제어가 필요한 산업용 로봇에 사용되며, 협동로봇을 비롯해 힘/토크 계측 장비, 의료용 계측장비, 차량 및 로봇의 주행성능 평가 등 산업군 및 연구용으로 다양한 분야에 사용된다. http://www.hellot.net/new_hellot/magazine/magazine_read.html?code=201&sub=001&idx=49030&page=2
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