K-로봇 경제 2024 (7) - 제어기: 로봇 3대 핵심 경쟁력 강화(기술)

(K-로봇경제, 제4차 지능형 로봇 기본계획) 알에스오토메이션은 삼성전자와의 협업을 통해 그 기술력을 뽐내고 있다. 삼성전자 및 삼성디스플레이에 로봇 컨트롤러를 공동 개발하여 공급함으로써, 그들의 기술력과 신뢰성이 널리 인정받는 계기를 마련했다. 한 투자은행 업계 관계자에 의하면, 알에스오토메이션은 2005년부터 매년 삼성그룹에 로봇 제어기를 공급하고 있으며, 공급량은 해를 거듭할수록 증가하고 있다.

목차

*본 컨텐츠는 웹 상의 공개된 자료를 분석 및 참고하여 작성하였습니다.

*모든 정보 및 사진의 출처는 컨텐츠 하단의 '출처'에 기재 되어있습니다.

 

*해당 시리즈는 지난 24년 1월 발표된 '제 4차 지능형 로봇 기본계획(2024~2028)'의 내용을 요약하고, 보다 심도 있게 논의하고자 기획되었습니다. 

 

1) 로봇 제어기란?  

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이번 글에서는 로봇 제어기에 대해 다뤄보겠습니다.

 

 로봇 공학이 지속적으로 진보함에 따라, 로봇을 더욱 지능화하고 효율적으로 운용하기 위한 연구가 활기를 띠고 있습니다. 이러한 연구의 핵심에는 '제어 장치'가 자리 잡고 있습니다. 제어 장치는 쉽게 말하자면 **로봇의 두뇌와 같은 역할을 수행하는 부품**으로, 로봇의 동작과 기능을 제어합니다. 이 글에서는 로봇 제어 장치의 정의와 그 분류에 대해 상세히 설명하고자 합니다.

 

#### 로봇 제어 장치의 정의

 

제어 장치는 로봇에게 수행해야 할 작업과 그 방법을 지시하는 중앙 명령부입니다. 제어 장치는 로보틱스의 다이나믹셀을 운용할 뿐만 아니라, 여러 센서와 액추에이터를 연결하는 역할도 합니다. 이를 통해 로봇이 주변 상황을 감지하고, 적절한 반응을 보일 수 있도록 돕습니다. 로봇 개발자들은 제어 장치에 다양한 프로그래밍 기술을 적용하여 원하는 기능의 로봇을 조작할 수 있게 됩니다.

 

이에 우리 나라는 제어기를 센서 및 그리퍼와 함께 응용하여 지능형 로봇을 만드는데 주력하고자 합니다.

출처: 제4차 지능형 로봇 기본 계획

 

#### 로봇 제어 장치의 분류

 

로봇 제어 장치는 구성 요소에 따라 여러 가지로 분류됩니다. 핵심 구성 요소로는 임베디드 시스템, 임베디드 보드, 마이크로 컨트롤러 등이 포함됩니다. 이러한 구성 요소는 로봇의 작동 원리와 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 로봇을 설계할 때 이들은 매우 중요한 요소로 간주됩니다.

 

- 임베디드 시스템: 특정 목적을 수행하도록 최적화된 컴퓨터 시스템입니다. 로봇 제어 장치에서는 주로 로봇의 기본 운영 체제나 응용 소프트웨어가 실행되는 기반으로 쓰입니다.

- 임베디드 보드: 임베디드 시스템을 실현하기 위한 물리적 기반이며, 다양한 하드웨어 구성 요소를 탑재하여 로봇의 두뇌 기능을 담당합니다.

- 마이크로 컨트롤러: 로봇의 센서나 액추에이터 등 주변 장치를 직접 조작하는 데 쓰입니다. 마이크로 컨트롤러는 로봇의 반응 속도와 정밀도에 결정적인 역할을 합니다.

 

제어 장치의 분류와 구성 요소를 파악하는 것은 로봇 제작 및 개발 과정에서 기본적인 지식으로 여겨집니다. 로봇의 성능과 기능을 극대화하려면 적합한 제어 장치의 선택이 필수적입니다. 로봇 개발자는 제어 장치의 분류와 특징을 정확히 파악하고, 프로젝트의 요구에 맞는 제어 장치를 선정해야 합니다.

 

로봇 공학의 발전 과정에서 제어 장치는 로봇이 더욱 스마트하고, 유연하며, 효과적으로 작동하도록 하는 중추적인 역할을 하게 될 것입니다. 제어 장치를 활용함으로써 로봇은 여러 센서와 액추에이터를 연결하고, 복잡한 환경에서도 정밀한 작업을 수행할 수 있게 됩니다. 로봇 제어 장치에 대한 깊은 이해는 로봇 공학의 발전에 중요한 기여를 할 것입니다.

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2) 로봇 임베디드 시스템과 임베디드 보드 

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일상생활에서 접하는 많은 장비들이 점점 지능화되고 있는 추세입니다. 이러한 변화를 이끄는 핵심 요소는 바로 '임베디드 시스템'입니다. 로봇 기술의 진보를 살펴볼 때, 임베디드 시스템과 임베디드 보드는 그 발전에 있어서 빼놓을 수 없는 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 이 글에서는 로봇의 핵심 요소로서 이 두 기술이 어떻게 기능하는지에 대해 알아보고자 합니다.

 

임베디드 시스템이란 제어가 요구되는 시스템 내에 통합되어 있는 특별한 목적을 가진 컴퓨터 시스템을 말합니다. 간단하게 설명하자면, 기기 안에 내장된 전자 시스템으로서, 기기의 일부로서 특정한 업무를 실행합니다. 이는 로봇과 같은 복잡한 기계에서 뇌의 기능을 하며, 로봇이 여러 작업을 진행하고, 주변 상황을 파악하며, 결정을 내리는 데 필수적인 정보 처리와 제어 역할을 담당합니다.

 

임베디드 보드는 임베디드 시스템에 통합된 컴퓨터 시스템을 지칭하고, 로봇을 비롯한 여러 장비의 제어에 쓰입니다. 이 보드는 마이크로컨트롤러를 탑재하고 있으며, 프로그래밍을 통해 연결된 장비들을 조정할 수 있습니다. 즉, 로봇의 각종 센서와 작동기, 그리고 기타 시스템들과의 소통을 담당하며, 로봇이 지정된 업무를 완수하도록 명령합니다.

로보티즈 사의 임베디드 보드 (출처: https://www.robotis.com/model/page.php?co_id=controller)

 

임베디드 시스템과 임베디드 보드의 가장 큰 장점은 오직 특정 업무만을 수행하도록 설계되었다는 점에 있습니다. 이를 통해 크기와 비용을 줄이면서도 성능을 최적화할 수 있습니다. 로봇 기술 분야에서 이는 매우 중요한 요소로, 이를 통해 로봇을 더욱 효과적이고 경제적으로 관리할 수 있게 됩니다.

 

가정용 전자제품이나 정보 기술 장비뿐만 아니라, 로봇도 이 임베디드 시스템과 보드를 통해 여러 기능을 실행합니다. 예를 들어, 청소 로봇이 방을 돌아다니며 청소하는 동안 장애물을 감지하고 회피하는 기능은 임베디드 시스템을 통해서 이루어집니다. 또한, 공장에서 제품 조립을 담당하는 로봇 팔이 정밀한 작업을 수행하는 것 역시 임베디드 보드의 조정 하에 실행되는 것입니다.

 

결국, 로봇의 주요 경쟁력을 강화하는 데 임베디드 시스템과 임베디드 보드가 큰 역할을 한다는 사실입니다. 이 두 기술 덕분에 로봇은 더욱 정밀하고 효율적으로 업무를 처리할 수 있게 됩니다. 로봇 기술의 미래 발전을 위해, 임베디드 시스템과 보드의 지속적인 개발과 혁신이 필요합니다. 우리가 꿈꾸는 그 이상의 로봇을 실현하기 위해서는 이 두 기술이 중심적인 역할을 하게 될 것입니다.

 

 

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3) 로봇 마이크로 컨트롤러 

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로봇공학의 진보는 여러 중요한 구성요소들이 서로 상호작용하는 연속적인 발전 과정에서 이뤄지고 있습니다. 이러한 구성요소들 중 '마이크로 컨트롤러(MCU)'는 로봇에게 생명을 부여하는 마음과도 같습니다. 이 작은 반도체 칩이 로봇의 주요 경쟁력에 결정적인 영향을 미친다는 점은 매우 매력적입니다.

 

마이크로컨트롤러(MCU)는 마이크로프로세서와 입출력 단위를 단일 칩에 결합한 SoC(System On Chip)로 정의됩니다. 이것은 특정 기능을 실행하는 소형 컴퓨터로 볼 수 있으며, MCU는 CPU 코어, 메모리, 그리고 여러 주변 장치들을 포함하고 있습니다. 이 구성은 로봇이 다양한 지시사항을 수행하고 제어할 수 있도록 해줍니다.

 

예를 들어, MCU 제작사인 ST의 STM32F 시리즈는 내부에 탑재된 CPU 코어, 메모리, 여러 주변 장치들이 하나의 칩으로 통합된 것을 확인할 수 있습니다. 이는 복잡한 로봇 시스템의 관리를 더욱 효율적으로 할 수 있게 합니다.

 

로봇공학 분야에서는 OpenCM9.04 같은 고성능 컨트롤러가 주목을 받고 있습니다. 로보티즈의 OpenCM9.04 컨트롤러는 회로도와 코드가 공개되어 있고, ARM Cortex-M3를 기반으로 제작되었습니다. 이 컨트롤러는 작은 크기에도 불구하고 로보티즈의 다양한 센서와 액추에이터를 연결할 수 있는 인터페이스를 제공합니다. 이는 개발자들에게 로봇 설계와 개발에 있어 더욱 자유로운 환경을 마련해 줍니다.

 

마이크로 컨트롤러는 로봇이 '생각'할 수 있게 하는 필수 요소입니다. 프로그램 코드를 영구적으로 저장할 수 있는 플래시 메모리가 내장되어 있고, 통신 기능과 다양한 제어를 위한 하드웨어가 탑재되어 있습니다. 이 특징 덕분에 로봇은 주어진 환경에서 스스로 판단하고 움직일 수 있는 능력을 갖게 됩니다.

 

로봇공학의 진보를 주도하는 마이크로 컨트롤러의 세계는 끝없는 가능성을 가지고 있습니다. 로봇이 인간의 삶을 더욱 윤택하게 만드는 과정에서, 마이크로 컨트롤러는 앞으로도 이 분야의 핵심으로 자리잡을 것입니다. 로봇을 위한 마이크로 컨트롤러의 발전은 로봇공학의 미래를 밝혀주는 빛과 같습니다.

 

이와 같이 로봇 마이크로 컨트롤러는 로봇공학의 주요 구성요소로서, 그 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 로봇을 구동시키는 심장인 마이크로 컨트롤러에 대한 깊은 이해는 로봇공학의 미래로 나아가는 첫 단추가 될 것입니다.

 

 

 

 

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4) 제어기 국산화 기업: 알에스오토메이션 

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 로봇 산업에서 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소 중 하나는 제어기의 기술이다. 이 제어기는 로봇의 핵심적인 두뇌 역할을 수행하면서, 로봇의 정확성, 작동 효율, 신뢰도에 결정적인 영향을 미친다. 이러한 중요한 로봇 제어기 분야에서 한국의 기업들이 세계 시장에서 경쟁력을 갖추어 가고 있다는 소식이 전해졌다. 그 중심에는 로봇모션 제어 분야의 전문 기업, 알에스오토메이션이 있다.

 

알에스오토메이션은 2022년 12월 15일, 국내에서 처음으로 로봇모션 제어 솔루션을 국산화하는 데 성공했다고 발표했다. 이 회사가 개발한 통합형 스마트 드라이브 및 액추에이터는 인공지능 기반의 스마트 조정 알고리즘과 중공형 엔코더를 탑재, 높은 제어 정밀도를 제공한다. 이 기술은 이미 다양한 반도체 및 스마트 기기에 적용되어 그 우수성을 입증받았다.

 

특히 알에스오토메이션은 삼성전자와의 협업을 통해 그 기술력을 뽐내고 있다. 삼성전자 및 삼성디스플레이에 로봇 컨트롤러를 공동 개발하여 공급함으로써, 그들의 기술력과 신뢰성이 널리 인정받는 계기를 마련했다. 한 투자은행 업계 관계자에 의하면, 알에스오토메이션은 2005년부터 매년 삼성그룹에 로봇 제어기를 공급하고 있으며, 공급량은 해를 거듭할수록 증가하고 있다.

 

알에스오토메이션의 제어기 기술은 반도체 산업뿐만 아니라 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다는 점이 주목할 만하다. 로봇 제어기의 국산화를 넘어서, 여러 산업의 자동화 및 무인화에 기여하고 있다는 것이다. 최근에는 반도체 공장의 완전 자동화 추세가 산업 전반으로 확산되는 가운데, 알에스오토메이션의 기술이 더욱 중요한 역할을 하게 될 전망이다.

 

알에스오토메이션 측은 특정 고객사와의 계약 세부사항에 대해 언급하는 것이 어렵다고 하지만, 그들의 제품이 다양한 분야에 납품되고 있다는 사실 자체가 이 회사의 기술력과 시장 내 위치를 명확히 드러내고 있다.

 

로봇 제어기 국산화는 한 기업의 성공을 넘어서 국내 로봇 산업의 경쟁력 강화와 기술 자립을 상징한다. 알에스오토메이션의 이러한 성공은 국내 다른 기업들에도 긍정적인 영향을 미치며, 국산 로봇 기술이 세계 시장에 진출할 가능성을 높이고 있다. 앞으로 알에스오토메이션의 진로는 국내 로봇 산업의 밝은 미래를 위한 중요한 지표가 될 것이다.

 

 

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출처

• 1. https://www.robotis.com/model/page.php?co_id=controller
• 2. https://zdnet.co.kr/view/?no=20221215101218
• 3. 제4차 지능형 로봇 기본계획(2024~2028)