협동 로봇에 적합한 액추에이터는 따로 있다?

협동 로봇에 적합한 액추에이터의 요건에 대해 알고 계신가요?

 

자동화와 스마트 제조 기술이 고도화되면서 로봇은 단순히 반복 작업을 수행하는 기계를 넘어 사람과 함께 협력하는 존재로 진화하고 있습니다.

 

특히 산업 현장에서는 인간의 움직임을 인식하고 그에 유연하게 반응할 수 있는 협동 로봇(Collaborative Robot)의 도입이 빠르게 확산되며 로봇의 설계 기준과 구동 기술 전반에 새로운 변화가 요구되고 있습니다.

 

협동 로봇은 사람과 분리되어 업무를 수행하던 기존 산업용 로봇과 달리 좁은 공간에서 사람과 함께 업무를 수행하기 때문에 다양한 자세 전환과 상황별 대응이 가능해야 합니다.

 

즉, 로봇과 인간이 같은 공간에 존재하는 환경에서는 충돌이나 예기치 않은 움직임이 작업자에게 위험이 될 수 있기 때문에 로봇은 주변 상황에 맞춰 적절한 힘을 조절하고 섬세하게 반응할 수 있어야 한다는 것 입니다.

 

이런 상황을 위해 로봇의 움직임을 안전하게 제어하고 다양한 작업 환경에서 안정성을 유지하도록 설계된 구동 솔루션이 스마트 액추에이터입니다.

 

스마트 액추에이터는 센서와 제어기를 자체 내장하고 있어 별도의 외부 제어 장치 없이도 상태 정보를 실시간으로 모니터링하고 위치·속도·토크 등의 요소를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 이를 통해 협동 로봇은 예측하기 어려운 상황에도 민감하게 대응하며 보다 안전하고 유연한 동작을 구현할 수 있습니다.

 

하지만 이러한 스마트 제어 기능을 안정적으로 수행하기 위해서는 그 기반이 되는 로봇 액추에이터의 구조적 완성도가 반드시 뒷받침되어야 합니다.

 

로봇용 액추에이터는 전기 신호를 실제 동작으로 전환하는 구동의 중심 장치로 출력 토크, 반응 속도, 반복 내구성, 설치 효율성 등 로봇 전체의 퍼포먼스에 직결되는 다양한 요소에 결정적인 영향을 미칩니다.

 

이번 콘텐츠에서는 협동 로봇이 요구하는 구동 조건을 충족시키기 위해 로봇 액추에이터가 갖추어야 할 핵심 요건은 무엇인지, 그리고 ㈜본시스템즈가 이 기술적 과제를 어떻게 해결하고 있는지 함께 살펴보겠습니다.

 

 

협동 로봇용 액추에이터의 요건

사람과 함께 움직이는 협동 로봇이 안정적으로 기능을 수행하려면 단순한 외형이나 시스템 스펙 이상으로 유연성이 뒷받침되어야 합니다. 로봇이 아무리 정교한 알고리즘과 센서를 탑재하고 있더라도 그 명령을 실제 동작으로 구현하는 것은 결국 내부의 기계적 구조, 특히 액추에이터에 달려 있습니다.

 

로봇을 움직이는 힘의 원천이 되는 구동 장치, 그중에서도 로봇 액추에이터는 협동 로봇의 성능을 결정짓는 핵심 부품입니다. 이 장치가 제대로 작동하지 않으면 움직임의 부드러움이나 반응 속도에 불안정성이 생겨 협업 과정에서 충돌 위험이나 제어 오류가 발생할 수 있습니다.

 

 

액추에이터가 지나치게 크거나 무거우면 로봇의 움직임은 둔해지고 외형 설계의 제약도 커질 수밖에 없습니다. 반면, 슬림하고 경량화된 액추에이터가 충분한 토크를 낼 수 있다면 협동 로봇은 보다 유연하고 컴팩트한 형태로 설계될 수 있습니다.

 

로봇 액추에이터의 부피를 줄일 수 있다면 로봇 전체의 설계 자유도는 크게 향상되고, 사람 곁에서도 부드럽고 안정적인 동작을 구현할 수 있습니다. 설계자 역시 좁은 공간 안에서 복잡한 동작 범위나 외형 조건에 맞춘 창의적인 로봇 설계를 훨씬 수월하게 실현할 수 있습니다.

 

결국 협동 로봇용 액추에이터는 좁은 로봇 설계 구조 속에서도 충분한 힘과 반복 안정성을 유지하면서 다양한 환경에 유연하게 통합될 수 있는 고도화된 구동 시스템이어야 합니다. 이처럼 협동 로봇에 요구되는 까다로운 조건을 만족시키기 위해서는 그에 맞는 구조적 해법이 반드시 필요합니다.

 

 

(주)본시스템즈의 로봇 액추에이터, 무엇이 다른가?

협동 로봇 안에 탑재되는 액추에이터는 공간 효율, 고출력 밀도, 반복 동작에 대한 내구성, 설계 유연성 등 다양한 조건을 동시에 만족시켜야 합니다. 특히 사람과 가까운 거리에서 민감하게 작동해야 하는 협동 로봇 특성상, 액추에이터 하나가 전체 로봇의 퍼포먼스를 좌우하게 됩니다.

 

하지만 기존의 웜기어 방식이나 유성기어 방식은 토크 밀도와 반복 내구성, 크기 대비 성능 측면에서 제약이 발생하는 경우가 많아 협동 로봇이 요구하는 복합적인 성능을 구현하는 데 한계가 있을 수 있습니다.

 

 

(주)본시스템즈는 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 프레임리스 모터와 독자 개발한 사이클로이드 감속기를 조합한 로봇 액추에이터 BCSA를 개발했습니다.

 

프레임 리스 모터를 적용한 이 구조는 불필요한 외부 하우징 없이 얇은 두께로도 강한 힘과 민첩한 반응 속도를 구현할 수 있습니다.

 

또한 박형 설계와 중공 구조를 통해 관절 내부의 케이블 배선 및 센서 배치도 효율적으로 이뤄질 수 있도록 설계되었습니다. 기존 액추에이터 대비 70% 줄인 부피에도 높은 토크를 안정적으로 출력할 수 있어 협소한 공간에서도 유연한 로봇 설계가 가능하며 설계 자유도 향상을 실현합니다.

 

더 나아가 본시스템즈는 고객이 원하는 감속비, 모터 사양, 로봇 구조에 따라 커스터마이징이 가능한 액추에이터 제작 서비스를 함께 제공합니다. 설계 조건에 맞춘 최적화와 기능 조정이 가능해 실제 산업 현장에 바로 적용 가능한 완성도 높은 솔루션을 제시해드리고 있습니다. 

 

 

협동 로봇의 퍼포먼스를 결정짓는 핵심

협동 로봇은 단순한 기계가 아니라 사람과 함께 작업을 수행하는 ‘파트너’입니다. 그만큼 그 안에 탑재되는 액추에이터는 일차원적 구동 장치를 넘어 로봇 전체 성능을 좌우하는 핵심 구성 요소로서 신중하게 선택되어야 합니다.

 

(주)본시스템즈는 이러한 시대적 흐름과 고객의 요구를 정확히 이해하고 있으며 기존의 기술 한계를 넘어서는 솔루션으로 협동 로봇의 미래를 선도하고 있습니다. 만약 귀하의 로봇이 더 유연하고, 더 강력하며, 더 안정적인 동작 성능을 요구하고 있다면 (주)본시스템즈의 로봇 액추에이터 솔루션이 그 해답이 되어드리겠습니다.