기계에 로봇을 통합하는 일은 역사적으로 무척 복잡한 시도였으며, 그동안 기계 제작사들은 관련 주제를 차라리 회피하고자 했다. 과거에는 그들이 이렇게 주저하는데 충분한 이유가 있었을지 모르지만, 이제 ABB와 B&R이 ABB로봇에 B&R 기계 제어 시스템을 통합하는 솔루션을 공동으로 개발했기 때문에 휠씬 더 쉬워졌다.
기계 제작사들은 자사의 기계에 대해 동시에 더 유연하고, 더 비용 효율적이며, 더 생산성을 갖출 것을 요구하는 점증하는 시장의 압력에 직면해 있다.
유연성 향상과 동시에 생산성 증대를 요구하는 점증적인 시장의 압력에 직면해 있다. 상충되는 듯한 이러한 목표는 로봇을 사용하여 해결할 수 있다. 유일한 문제는 로봇이 통상적으로 방대한 프로그래밍 작업을 요구하고, 기계 자동화 시스템에 통합하기가 어렵다는 것이다.
“로보틱스는 고도의 전문분야입니다.” B&R 통합 로보틱스 제품 매니저 세바스티안 브란트슈테터 (Sebastian Brandstetter) 씨의 말이다. “다만, 현재까지 로봇과 기계는 서로 독립적인 시스템이었습니다.” 로봇은 지난 수십 년 동안 대규모 자동차 생산라인에서 기본 사양이 되었지만, 기계의 필수 구성요소로 찾아볼 수 있는 경우는 거의 드물었다.
“이제 기계 개발자에게는 단일 모션 제어 축 또는 전체 로봇을 기계에 통합해야 하는지 여부는 중요하지 않습니다.”
세바스티안 브란트슈테터 (Sebastian Brandstetter), B&R 통합 로보틱스 제품 매니저
두 개의 독립된 시스템…
몇 년 전부터 기계 제작사들이 자사 기계설비의 유연성을 더욱 높이도록 기계 프로세스에 직접 로봇을 통합하기 시작했다. 그러나 이러한 유연성은 많은 비용을 수반했으며, 결과적으로 동기화에 대한 많은 과제를 남겼다. “로봇은 독립적인 시스템입니다.” 브란트슈테터 씨의 설명이다. 로봇은 그 자체의 고유한 제어장치와 전용 제어반을 갖추고 있다. 엔지니어링, 진단 및 유지보수 등의 작업이 모두 전용 시스템을 써서 수행된다. 기계 제어장치와의 통신이 인터페이스를 통해 이루어지는데, 유선으로 연결된 경우가 허다하다.
보다 편리한 로보틱스 통합 방법을 모색하는 이들에게 해답은 분명하다: 이들 두 시스템이 하나로 융합되어야 한다. “우리에게는 하나의 단순한 아키텍처만 필요합니다.” 브란트슈테터 씨는 한마디로 단언한다.
하나가 되다
“이제 우리는 당사의 자동화 시스템에 ABB 로봇을 핵심 부품으로 공급하고 있습니다.” 브란트슈테터 씨가 설명을 덧붙였다. 엔지니어링과 설비운영 전반에 걸쳐, 로봇을 이용한 작업은 여타 B&R의 모든 자동화 컴포넌트로 하는 일과 동일하다. “기계 개발자의 입장에서, 모션 제어 축 하나를 기계설비에 통합하는 일이나 로봇 전체를 기계에 통합하는 일은 아무런 차이가 없습니다.” 브란트슈테터 씨는 이렇게 말을 이었다. “작업도구, 엔지니어링 환경, B&R 담당자 등 - 이들 모두가 언제나 한결같았습니다.”
B&R 고객들은 다양한 크기와 적재하중의 관절형 암, SCADA, 델타 및 팔레타이저 로봇 등 선택의 폭이 넓다.
친숙한 환경
이와 같은 통합 덕분에 전용 로봇 제어장치나 별도의 제어반, 혹은 특정 로보틱스 언어 관련 전문가의 필요성이 사라진다. 래더 다이어그램(LD), 구조화 텍스트(ST) 및 C/C++ 등 친숙한 머신 프로그래밍 언어를 사용자가 모두 활용할 수 있다.
기계 자동화 솔루션에 ABB 로봇의 통합을 더욱 촉진하기 위해 B&R(비앤드알산업자동화)은 또한 기계 제작사들이 로보틱스 어플리케이션을 더욱 손쉽게 만들 수 있도록 사전 구성된 소프트웨어 모듈들을 제공한다. mapp Robotics는 제어 및 시운전은 물론 피드-포워드 컨트롤, 컴프레서 및 작업공간 모니터링 등과 같은 고급 기능을 포함하고 있다. 덕분에 사용자는 수 많은 라인의 코드를 작성할 필요없이 복잡하면서도 매우 역동적인 어플리케이션을 구현할 수 있다. 개발 시간이 대폭 단축되는 셈이다.
다른 모든 자동화 구성요소와 마찬가지로, 로봇 제품군 역시 B&R 시스템에 완전히 통합되었다.
강력한 동기화
“보다 사용자 친화적인 프로그래밍이 로보틱스를 기계 제어와 결합하면서 얻게 되는 결정적인 장점입니다.” 브란트슈테터 씨의 말이다. “로봇과 여타 기계 구성요소들 간의 동기화를 통해 얻을 수 있는 전에 없던 정밀도가 또 다른 주요 차이점입니다.” 이는 더이상 별도의 하드웨어, 별도의 통신 네트워크 및 별도의 어플리케이션을 사용할 필요가 없을 때 가능하다.
모든 축과 센서들이 하나의 공통 네트워크 상에서 통신함으로써 예전에는 상상할 수 없었던 마이크로 초 단위로 정밀도를 높여 준다. “이는 전혀 새로운 가능성의 세계를 열어줍니다.” 브란트슈테터 씨가 덧붙였다.
병렬 프로세싱
예를 들어, 공작 테이블 위의 공작물이 로봇으로 가공되기 전에 해당 위치에 자리잡지 못하고 완전히 멈추기 일쑤였다. 이제는, 테이블과 로봇이 모두 움직이는 동안 기계가공이 이루어질 수 있다. 기계 어플리케이션이 최적화된 모션 프로파일을 자동으로 계산할 수 있어, 처리시간 전반을 대폭 단축할 수 있다. 생산성 향상은 당연하다.
“물론, ACOPOStrak과 같은 트랙 시스템과 로봇을 결합할 경우에도 같은 원리가 적용됩니다.” 브란트슈테터 씨가 덧붙여 말했다. 로봇이 해당 트랙을 따라 고속으로 움직이며 공작물을 가공할 수도 있다. 여기서 트랙은 단순히 모션 프로파일 계산에 포함된 추가적인 축이 되는 것이다.
ABB 로봇 제품들은 B&R 시스템에 완전히 통합되었다.
센서 동기화
센서와 로봇 동작 간의 동기화 역시 보다 간편해진다. B&R 비전 카메라를 이용한 품질 검사 결과가 불과 1ms 내에 해당 로봇에 대한 제어명령으로 변환될 수 있다. 수동 개입이나 공정 속도 저하없이 결함이 있는 공작물을 제거할 수 있다. “이러한 접근방식은 기계의 생산량을 크게 증가시킬 수 있습니다.” 브란트슈테터 씨의 말이다.
물론, B&R 시스템에서 가용한 폭넓은 시뮬레이션 옵션들은 로보틱스 분야에서도 사용 가능하다. 디지털 트윈(digital twin)을 통해 기계 제작에 앞서 로보틱스를 포함한 해당 기계의 전체 모션 시퀀스를 시뮬레이션하고 최적화할 수 있다. 제품 개발이 더욱 빠르면서도 저렴해지는 것이다.