로봇 이야기 - 공압식 로봇 팔 구조

로봇의 팔은 우리가 매일 사용하던 것의 많은 것들을 만들기도 합니다. 이 로봇의 팔이 어떻게 움직일까 하고 생각해 본 적이 있나요? 공압식 로봇팔의 기능들을 알아보도록 합시다.

공압식 로봇 팔의 작동

공압식 팔은 다른 공압식 시스템과 마찬가지로 5가지 기능이 필요합니다. 압축공기를 생성하는 콤프레샤 로 부터 시작하는데요. 콤프레샤 공기를 저장하는 공간으로 옮겨갑니다. 그리고  밸브는 공기의 흐름을 제어하고 공기가 필요할시 그 밸브를 이용하여 필요로 하는 부분 사이에 공기를 이동시켜주는 역할을 합니다. 마지막으로 압축공기는 공기를 사용하여 부족한공간을 채워줍니다. 기본적으로 로봇 팔은 여러 베이스(어깨)와 압축공기로 구성되어 있습니다. 이에 맞는 수는 로봇팔의 설계에 따라 달라진다고 합니다. 베이스(어깨)는 팔 바닥면 또는 고면에 놓이며 팔의 나머지 부분에 안정된 기초를 제공해 줍니다. 거기에서, 상완, 팔꿈치, 앞팔, 손목, 그리고 손이라고 하는 압축공기가 로봇에 움직임을 감지해줍니다. 각 섹션은 개별적으로 제어할 수 있으므로 보다 정확한 제어가 가능해집니다.

공압식 시스템이 로봇의 팔을 작동시킬수있는 이유

로봇의 팔이 동력에 관해서는 4가지의 단계가 있습니다. 먼저 압축기는 압축 공기를 생성하기 위해 가솔린, 프로판 또는 전기를 사용합니다. 이것들은 모두 공기압 시스템의 전원으로 기능을 하기에, 잠재적인 에너지를 저축할 수가 있습니다. 이 공기는 콤프레샤에서 부터 공기를 저장하는 공간으로 흘러 가게 됩니다. 압축기가 온전한 압력을 발생시키는 것을 기다리는 대신에 시스템이 곧장 사용될 수 있도록, 로봇 팔에 의해서 필요하게 끔 될 때까지 보관이 됩니다. 각 컴포넌트의 밸브에 따라서 각자가 어떻게 움직이는지가 결정된다. 공기를 끄고 켜고 나면 팔의 공기압으로 인해 각각의 움직임이 결정됩니다. 마지막으로 압축공기는 압축기에 의해 생성된 퍼텐셜 에너지를 운동 에너지로 되돌립니다. 압축공기가 그 운동에너지를 사용하여 공기압 팔을 임의로 조작하도록 프로그램을 할 수 있습니다. 압축공기의 사용은 전기모터와 서보를 교체하도록 설계되어 있어서 부하 이동 및 부품조립의 조작이 용이합니다.

로봇 공압식의 이로운점

공압식시스템이 보나전기모터 를 대체시켜서 차근차근 공압식 팔을 사용하면 시스템의 유지 보수가 훨씬 더 간단해 집니다. 공기압 피스톤이 고장났을 경우 교환이 용이하고, 전산망 수리보다 시간이 그리 오래 걸리지 않습니다. 공기도 매우 정확하게 최대 2mm 정밀도로 뛰어난 반복이 가능합니다. 또한, 고온이거나 저온에서도 효과적으로 나타납니다. 공압식 팔의 표준동작 범위는 -40~120 ℃（-40~248F)입니다.

공압식 로봇 팔의 장단점

공압식 로봇의 팔은 어떤 산업에서도 큰 이로운점을 두지만 오류가 발생할수도 있습니다.

문제 

공기력의 발전은 유체의 움직임을 상당히 많이 반응하여 오차와 손상을 감면시켜줍니다.

안전상의 위험이 현저히 낮다 – 로봇의 팔을 안전하게 대처할 수 있습니다. 또한 문제가 있을 경우 플랜트 전체로의 공급을 차단시키지 않아도 로봇의 팔에있는 공기를 차단할 수 있습니다.

유지보수의 감면 – 공압식 팔은 전체적인 유지보수가 필요 없고 고장 시 수리가 원만하며 수리비가 적게 듭니다.

단점 

최소 속도 제어 – 대부분의 공압식 팔에는 온/오프의 두 가지 설정이 있는데 로봇개발자들은 팔이 움직이는 속도를 제어하는 것은 어렵다고 합니다.

장기적인 운용비 – 효율은 향상되지만 운용에 드는 자본은 장기적으로 높아질수밖에 없습니다.

습기의 악영향 –압축공기 시스템과 마찬가지로 이들 공압 팔은 습기로 인해 쉽게 손상되어 콤프레샤 내부에 습기가 고여져 악영향을 끼칠수 있습니다.