-간략한 소개 부탁드립니다.

 안녕하세요. 경남대학교 기계공학부 김한성 교수입니다. 2004년도에 기계공학부에 부임하여 로봇·메카트로닉스·메커니즘설계 관련 수업과 연구를 진행하고 있습니다.

(▲사진 : 김한성 교수 프로필)

-그동안 진행하신 연구과제 참여 내용을 알려주시기 바랍니다.

최근 수행하였던 과제는 다음과 같습니다. ▲항공기 날개 및 정밀 진공 챔버 부품 디버링/폴리싱 가공 자동화 개발 시스템 ▲확장작업공간 구현을 위한 부가 직선축을 가진 보급형 고속 병렬로봇 시스템 개발 ▲공정모듈 교환방식의 원스탑 다공정 제조혁신 솔루션 개발(WC300 R&D) ▲다품종 혼류생산 대응 및 협동로봇용 고강성 그리퍼 시스템 개발 ▲Smart Manufacturing을 위한 CNC 공작기계 협업작업용 이동플랫폼 탑재형 고하중 로봇 및 전용 작업툴 개발 ▲가반하중 6kg 이상, 사이클타임 0.43sec 이내의 4축 병렬로봇 개발 등입니다.

-최근 연구 분야 및 관심 분야에 대해 설명해주시기 바랍니다.

최근에는 3가지 연구 분야로 집중하여 로봇 연구개발을 하고 있습니다.
(1) 스마트 로봇툴:
최근에는 제조로봇, 협동로봇 등이 경쟁적으로 대량 생산되어 로봇 본체보다 로봇툴의 가격이 높습니다. 그러나, 이러한 로봇툴의 대부분은 수입에 의존하고 있는 현실입니다. 스마트 그리퍼, 힘/토크 센서, AI기반 로봇비전 등이 작업자 수준의 고정도 작업을 완수하기 위해서 필수적인 구성부품입니다. 설명드린 로봇툴 부품에 대한 상용화 연구개발을 하고 있고, 이러한 로봇툴이 상용 로봇제어기에 손쉽게 인터페이스될 수 있는 로봇툴 제어기 개발도 하고 있습니다.

(2) 자율조립 로봇시스템:
특별히 기계부품 들을 조립하기 위해서는 로봇과 주변 환경과의 순응성이 필요합니다. 상용 F/T센서는 강성(stiffness)이 너무 커 F/T측정 용도로는 적합하지만, 강체의 주변 환경과 접촉 작업을 수행하기에는 어려움이 있습니다. 공간스프링 역할을 하는 순응장치에 힘 측정 장치를 추가한 6축 순응장치를 이용하여 기계부품과 같은 강체의 부품 조립 연구를 진행하고 있습니다. AI기반 로봇비전 등을 사용하면 자율조립도 가능합니다.

(▲사진: 스마트 로봇툴, 자율조립 로봇시스템)

 (3) 멀티 협동로봇 HW+SW 시스템:
현재 대부분 제조현장에 제조/협동로봇이 배치되어 있지만, 비교적 단순 위치배치 작업에 사용되고 있습니다. 완전한 자율공장(제조+AI)을 구현하기 위해서는 최소한 작업자와 같은 양팔로봇 작업이 가능해야 합니다. 로봇및메커니즘설계실험실에서 지속적으로 다수의 로봇을 제어할 수 있는 멀티로봇제어SW 플랫폼을 개발하고 있습니다.

(▲사진 : 실험실 자체 개발한 16kg 가반하중 양팔 협동로봇 및 멀티 협동로봇 제어SW 플랫폼)

(▲사진 : 상용 협동로봇(UR10e) 2대를 이용한 양팔로봇 시스템 개발)

 다음 그림과 같이 각각의 제조/협동로봇은 별도의 실시간 로봇제어기로 제어가 되고, 실시간 TCP통신을 이용하여 멀티 로봇의 동기제어를 수행합니다. 이러한 동작들을 하나의 작업교시기(Teaching Pendant) UI에서 프로그램 할 수 있는 멀티로봇제어SW 플랫폼을 개발하고 있습니다. 다음 그림들은 멀티로봇제어SW 플랫폼을 설명합니다. 첫 번째는 실험실 자체 개발한 16kg 가반하중 협동로봇 2대를 제어하는 사진이고, 두 번째는 상용 협동로봇(UR10e) RTDE 실시간 프로토콜을 이용하여 2대의 협동로봇을 동기화하는 사진입니다.

-산학협력 연구성과(중기부, 한국로봇산업진흥원 연구과제 등)를 진행하면서 노력(과정) 및 노하우를 알려주시기 바랍니다.

 국가과제나 산학과제를 수행하게 되면 보고서 중심의 결과물을 만드는 경우가 많습니다. 실험실 연구원들의 노력으로 정량적 지표의 만족 수준을 넘어서 상용품 수준의 성능이 나오도록, 완성도 높은 결과물을 완성하였던 것 같습니다.

-최근 연구를 하면서 가장 기억에 남는 일화를 알려주시기 바랍니다.

 국가과제를 수행하면서 우연하게 그리퍼 개발이 연구내용에 포함되었습니다. 그리퍼는 메커니즘이 단순하여 특별한 관심이 없던 때라, 그리퍼 관련 사전조사를 하면서 전동 적응형 그리퍼가 전적으로 수입에 의존하고 독점판매가 되고 있음을 알게 되었습니다. 실험실 연구원들과 아이디어를 내어 기존 적응형 그리퍼보다 성능을 개선할 수 있는 특허출원을 하면서 그리퍼 연구를 시작하게 되었고, 추가의 국가과제도 수행하게 되었습니다.

(▲사진 : 적응형 그리퍼 특허등록(10-1962568))

-연구 중 애로사항이 있으셨다면 알려주시기 바랍니다.

 최근 연구개발을 수행하면서 보면 하드웨어 비중보다 소프트웨어 비중이 갈수록 높아지고 있습니다. 소프트웨어(Python, JavaScript, C언어, AI 응용)에 관심이 있는 학생들이 로봇개발에 도전하면, 보다 우수한 로봇제품 개발에 근접할 수 있을 것 같습니다. 기계공학 전공뿐만 아니라 소프트웨어 관련 전공학생들의 로봇개발 참여를 희망합니다.

-앞으로 목표(연구, 희망, 꿈)를 알려주시기 바랍니다.

 보다 많은 학생들이 로봇개발을 할 수 있도록 학부/대학원 인력양성에 힘쓰고 싶고, 현재 연구들이 관련 기업체에 필요한 연구이었으면 합니다.

-타 연구자 및 학생들에게 전하고 싶으신 말을 알려주시기 바랍니다.

 많은 로봇기술이 이제 실제 산업화가 되었고 미래의 성장 동력이 되고 있습니다. 보다 많은 기업체(대부분 대기업이 로봇을 중심 사업화하고 있음)가 로봇을 사업화하려고 하고, 현재 많은 기업체가 고부가가치 제품을 설계/개발하기 위하여 로봇과 같은 융복합기술 갖춘 엔지니어를 필요로 합니다. 보다 많은 학생들이 로봇기술을 습득하여 경쟁력 있는 엔지니어로 성장해 나갔으면 합니다.

-기타 홍보하시고 싶으신 말씀 있으시면 자유롭게 말씀해 주시기 바랍니다.

 http://imecha.kyungnam.ac.kr 로 방문하면 로봇및메커니즘설계실험실에서 연구개발한 로봇기술 및 다양한 로봇 개발품 들을 볼 수 있습니다. 로봇개발에 관심 있는 학생, 신기술 및 로봇개발 협력이나 산학협력이 필요한 기업체 여러분들의 방문을 언제나 환영합니다!