< 목 차 >

1. 협동로봇의 기술 동향

2. 맞춤형 재활 치료를 위한 의료서비스로봇 연구 동향

3. 국가R&D 현황 분석

협동로봇의 기술 동향 현대자동차의 전용 전기차 '아이오닉5' 생산 공장의 배터리 팩을 조립하는 공정에서는 독일의 산업용 로봇 제조업체 쿠카(KUKA)의 6축 다관절 로봇이 일사분란하게 움직여 볼트와 너트를 조립한다. 또한 자동차의 기능 작동 여부를 검사하는 과정에서는 덴마크 유니버설 로봇(Universal Robots)의 로봇이 검사를 진행한다. 자동차 제조는 수년간 고도의 자동화가 이루어졌으나 나사 및 부품 조립, 전장 부품(센서, 제어기, 액추에이터 등 전자장치) 점검 등 작업의 일부는 여전히 수작업에 의존해왔다. 그러나 이제는 협동로봇이 기존에 작업자가 수행하던 반복적인 수작업을 대체할 뿐만 아니라 여러 명의 작업자가 한 시간 가량 수행하던 작업을 3분 만에 완료한다. 현대자동차뿐만 아니라 독일 폴크스바겐도 KUKA의 협동로봇 1,700대를 전기차 생산 공장의 차체 조립 공정에 투입했으며 BMW도 Universal Robots의 협동로봇을 연간 100대 가량 도입하여 생산성을 높이고 있다. 이처럼 협동로봇은 최근 제조 산업 분야에서 새로운 바람을 일으키고 있다. 협동로봇은 안전펜스 설치 없이 사람과 함께 같은 공간에서 작업을 수행할 수 있는 형태의 산업용 로봇이다. 작업장 내에서 발생할 수 있는 위험 사고의 빈도를 감소시킬 수 있고, 비용을 낮출 수 있으며 노동력 부족 문제를 해결할 수 있어 최근 활발하게 활용되고 있다. 로봇의 어원은 체코슬로바키아어 ‘로보타(Robota)’로 이는 ‘강제적인 노동, 힘들고 단조로운 일’이라는 의미를 내포하고 있다. 협동로봇이 로봇의 어원을 가장 잘 대표한다고 할 수 있다. 인공지능을 비롯한 첨단 기술의 개발로 협동로봇이 더욱 발전될 것으로 기대되는 가운데, 본 호 1부에서는 협동로봇의 기술, 산업 및 정책 동향에 대해 소개한다. 맞춤형 재활 치료를 위한 의료서비스로봇 연구 동향 ‘치료가 게임처럼 재미있다.’ 재활치료를 끝낸 환자의 소감이다. 서울 성동구에서는 2021년 5월 상지기능장애가 있는 지역 내 장애인 치료를 위해 로봇재활치료기기인 ‘스마트 글로브(Smart Gloves)’를 도입했다. 스마트 글로브는 손과 팔의 재활을 위한 기기로 이를 착용하고 컴퓨터에 설치된 프로그램을 실행하면 다양한 훈련 게임을 통해 손가락, 손목, 팔의 재활훈련이 가능하며 훈련과정을 시각적인 데이터로 제공한다. 이는 환자들에게 반복적인 훈련도 흥미를 갖고 할 수 있도록 동기를 부여하여 환자 스스로 움직일 수 있도록 유도하고 환자의 손 기능에 맞춰서 재활 치료가 가능하도록 한다. 건강보험심사평가원 보고서(2017)에 따르면, 우리나라는 적절한 재활 치료 후 가정과 사회로 복귀하는 뇌졸중 환자 비율이 22.4%로 최대 78%에 달하는 미국에 비해 현저히 낮다. 지금까지의 재활 치료는 대부분 물리 치료사 또는 작업 치료사에 전적으로 의존하여 진행되었으나 한계가 있었다. 그러나 재활의료서비스로봇의 등장으로 환자의 움직임을 도와주는 정도를 수치화해서 환자의 근력 향상과 기능 발달에 가장 적절한 강도의 운동을 제공함으로써 효율적인 재활 치료가 가능해졌다. 재활 치료는 일시적이거나 단기적인 치료로 효과를 보기 어렵다. 본 호 2부에서는 재활의료서비스로봇에 대한 내용을 소개하며, 재활의료서비스로봇의 발전으로 효율적인 재활 치료가 이루어지고 재활의료서비스의 수준이 향상되기를 기대해 본다.협동로봇(collaborative robot or cobot)은 안전펜스의 설치 없이 작업자와 동일한 공간에서 작업을 수행할 수 있는 새로운 형태의 산업용 로봇을 지칭한다. 이를 위해서 작업자와 로봇의 충돌 시에도 작업자의 안전이 보장되어야 한다. 또한, 기존의 산업용 로봇과는 달리 쉬운 교시(teaching) 기능을 갖추어서, 별도의 복잡한 프로그래밍이 없이도 로봇에게 작업을 교시하는 것이 가능하도록 직접 교시 또는 그래픽 기반의 작업 교시가 가능하여야 한다. 2000년대 초반에 유럽에서 처음 개념이 도입될 때는 중소기업에서 주로 사용할 로봇이므로 SME(Small and Medium Enterprise) robot, 즉 중소기업형 로봇으로 불리었다. 그 후, 영어로 ‘collaborative robot’ 또는 줄여서 ‘cobot’으로 통용되고 있으며, 국내에서는 협업로봇이라고 번역되어 널리 사용되다가, 국가 기술표준 에서 협동로봇이라는 용어를 공식적으로 사용하기 시작하면서 지금은 협동로봇으로 불리고 있다. 1.1. 협동로봇의 필요성 최초의 산업용 로봇은 1961년에 미국 Unimation社의 Unimate라는 유압 구동형 로봇이었다. 이후 지난 60년간 더 높은 가반하중, 더 빠른 동작속도, 더 우수한 반복 정밀도를 지향하면서 비약적으로 발전하였지만, 원래 인간 팔의 구조를 모방하여 만들어졌으므로, 매니퓰레이터(manipulator)의 형태는 거의 동일하게 유지되고 있다. 이러한 산업용 로봇 중 수직 다관절 로봇은 주로 자동차 공장에서 용접 및 도장 목적으로 많이 사용되어 왔으며, 수평 다관절 로봇(일명 SCARA 로봇)은 전자공장에서 조립용으로 많이 사용되고 있다. 이러한 산업용 로봇은 인간 작업자보다 다음 세 가지 면에서 우수하다. 첫째, 물체의 취급 능력이다. 산업용 로봇은 장시간 쉬지 않고, 물체 이송이나 조립하는 등의 작업을 수행할 수 있다. 둘째, 로봇의 우수한 반복 정밀도이다. 반복 정밀도는 로봇이 지정된 위치에 매우 정확하게 반복적으로 도달할 수 있는 능력을 의미하는데, 산업용 로봇은 수만 번을 반복하더라도 지정된 위치에 항상 0.02 – 0.05 mm 오차 이내로 도달할 수 있다.

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