초록 ▼

3. 개발결과 요약

최종목표
◦모바일 IT제품 제조공정 조립작업용 형상가변형 다관절 머니퓰레이터 기술 개발
- Payload 6kg 형상가변형 머니퓰레이터 개발
- 윈도우기반 형상가변형 머니퓰레이터 설계용 시뮬레이터 개발
◦RTOS기반 저가형 모션제어기 개발
- x86 CPU HW플랫폼 및 RTOS Linux 모션제어 SW플랫폼 개발
◦일체형 서보드라이브 개발 및 서보제어 알고리즘 개발
- 2축용 서보드라이버 개발(0.4kW급/1.0kW급)
- 서보모터 제어성능 향상을 위한 전

3. 개발결과 요약

최종목표
◦모바일 IT제품 제조공정 조립작업용 형상가변형 다관절 머니퓰레이터 기술 개발
- Payload 6kg 형상가변형 머니퓰레이터 개발
- 윈도우기반 형상가변형 머니퓰레이터 설계용 시뮬레이터 개발
◦RTOS기반 저가형 모션제어기 개발
- x86 CPU HW플랫폼 및 RTOS Linux 모션제어 SW플랫폼 개발
◦일체형 서보드라이브 개발 및 서보제어 알고리즘 개발
- 2축용 서보드라이버 개발(0.4kW급/1.0kW급)
- 서보모터 제어성능 향상을 위한 전동기 제어 알고리즘 개발
◦x86 CPU기반 모션제어 HW플랫폼 개발
- Apollo lake기반의 SBC(Single Board Computer) 개발
◦실시간 임베디드 모션제어기 개발 및 여유자유도 알고리즘 개발
- 실시간 임베디드 로봇제어 엔진 개발
- 여유자유도 로봇의 자기 충돌 및 관절 제한을 감안한 오프라인 모션 알고리즘 개발
- 다관절 머니퓰레이터 모션제어에서 특이점 회피가 가능한 역기구학 및 역동역학 알고리즘 개발
◦로봇 신뢰성 검증 및 검증용 로봇시스템 개발
- 다관절 머니퓰레이터 신뢰성 시험 평가방법 및 평가
◦저가형 로봇시스템 사업화 전략 구축

개발내용 및 결과
◦모바일 IT제품 제조공정 조립작업용 형상가변형 다관절 머니퓰레이터 기술 개발
- 저가요소품 적용 Payload 6kg 형상가변형 머니퓰레이터 개발
- Payload 20kg, Reach 1,600mm 제어기 검증용 수직다관절 개발
- 상용 툴 활용, 윈도우기반 설계용 시뮬레이터 개발
◦RTOS기반 모션제어기 개발
- x86 CPU 메인보드, 이더켓기반 서보드라이버 HW 플랫폼 개발
- RTOS Linux기반 이더켓 모션제어 SW플랫폼
- 다관절 로봇모션, 주변장치 자동화 기능 통합
◦x86 CPU 기반 모션제어 HW플랫폼 개발
- Apollo lake기반 SBC HW 및 BIOS 개발
- 외부기관 인증을 통한 신뢰성 확보
◦일체형 서보드라이브 개발
- OneChip Solution(MAX10SA50) 활용으로 H/W 구조 최적화
- 다축형(2축 이상) H/W 구현으로 부품의 공통 사용 부분 최대화, 서보 부품 간략화로 저가화 추구
◦단축 및 다축용 서보 드라이버 개발
- 단축용 고용량 서보드라이버 개발(2.0kW/3.0kW 미만)
- 2, 3축용 서보드라이버 개발(0.4kW급/1.0kW급)
◦인터페이스 보드 개발
- IO, AD/DA, 엔코더 인터페이스 보드 개발
◦여유자유도 로봇의 기구학 및 알고리즘 특이점, 자기 충돌 및 관절 제한을 감안한 온라인 모션 프로그래밍 라이브러리 개발
- 충돌 감지 및 충돌 회피 알고리즘을 이용한 임피던스 제어기 개발
◦2관성 시스템 실험세트 제작과 자체 세트를 통해 제진제어 알고리즘 개발
- 스카라 로봇, 6축 머니퓰레이터의 순시 관성 추정과 유효 관성 계산, 진동 감지를 통한 오토튜닝 제어기 개발
◦다관절 로봇 시험방법 개발
- 다관절 로봇시스템 시험방법 개발
- 다관절 로봇시스템 품질규격(성능/신뢰성/안전가이드) 개발

기술개발 배경
◦국내 모바일 IT제품 제조 메이커는 인건비와 제조환경 Infra기반이 우수한 동남아로 이전하고 있는 추세임. 그러나 최근 동남아 제조현장 작업자 인건비 상승 및 제품 신뢰성 확보를 목적으로 제조현장 자동화에 대한 욕구는 날로 증가하고 있음.
제조 메이커는 반복위치 정밀도가 상대적으로 높지 않은 단순조립 공정부터 저 임금 노동자를 대체할 수 있는 자동화를 저가의 자동화 솔루션으로 무인화를 진행하고 있음.
따라서 저가의 자동화 솔루션 개발을 위해 고가의 외산 요소품 적용을 배제, 내구성과 신뢰성이 확보된 국산 부품 적용된 자동화 장치 개발이 필수적임.
◦기존의 DSP기반 로봇제어시스템의 제원을 충족할 수 있는 상용 x86기반의 저가형 SBC 제품의 부재.
따라서 로봇모션제어, 주변장치 네트워크 구축등 고속네트워크기반 로봇시스템 구축을 위해서는 멀티코어기반 x86 CPU채용된 SBC(Single Board Computer)제품 개발이 필수적임.
◦로봇 및 생산/자동화 장비의 다축화, 고속화에 따라 EtherCAT 등 고속 산업용 모션제어 통신 대응이 가능한 구동 모듈의 다축화, 소형화, 고속화가 필요
◦서보 드라이버는 스마트공장, 로봇 및 자동화장비 둥에 필수적으로 적용되는 4차 산업혁명의 핵심부품으로 정부의 지원이 절대적으로 필요한 분야임
◦다축제어가 가능한 소형 드라이버기술 미확보시, 핵심부품 의존도 심화 및 기술종속으로 로봇 및 자동화 모션제어 분야는 외국기술 및 제품에 종속될 것임

핵심개발 기술의 의의
◦로봇 머니퓰레이터, 제어기 저가화를 실현, 제조현장 자동화 핵심인 로봇 시스템 저가화를 실현하고 수요기업과 연계된 최적의 로봇 시스템을 현장 적용하여 국내 로봇부품 기업, 로봇 Total Solution기업의 경쟁력 강화와 세계화에 기여할 것임. 저가형 자동화 솔루션으로 제조공정 무인화 진행으로 생산성 향상을 통해 국내 모바일 IT제품 제조 메이커의 제품 Cost경쟁력 향상에도 크게 기여할 것임.
◦최신의 intel 6세대 ATOM(Apollo-lake)를 이용한 신규 SBC 개발, 회로 및 Artwork등 자재를 제외한 모든 공정들을 국내에서 개발 진행하여 SBC를 국산화함.
◦H/W 변경없이 F/W 변경만으로 다양한 종류의 모터 및 다양한 수의 모터 제어가 가능한 드라이버 개발로 기술적 차별성 확보함
- 주요 기능을 FPGA의 IP화하여 모터 종류, 모터 수에 따라 IP 조합에 의해 제어구조의 재구성이 가능한 제어기 구성에 관한 특허로 독창성이 있음

적용 분야
◦제조업용로봇, 반도체, 디스플레이 장비 등 자동화 분야
◦스마트공장

(출처 : 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
• 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 23
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 49
• 제4절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 50
• 제 3 장 결과 ... 51
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 51
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 51
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 65
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 293
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 301
• - 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 301
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 306
• 제4절 자체보안관리진단표 ... 307
• 제 4 장 사업화 계획 ... 308
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 308
• 제 2 절 사업화 계획 ... 310
• 1. 사업화 계획(주관기관 : 로보스타) ... 310
• 2. 사업화 계획(참여기관 1 : 주원테크놀러지) ... 314
• 3. 사업화 계획(참여기관 2 : 넥싸이트) ... 316
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 318
• 끝페이지 ... 320