초록 ▼

□ 연구내용
(1세부) 고생산성을 위한 홀로닉 생산시스템 대응 핵심 기술 개발
- 로봇기반 가공 성능평가 및 오차보상 모듈 제어 알고리즘 개발
- 센서 융합 기반 가공공정 로봇 위치 계측/제어 정밀도 알고리즘 정확도 향상 모듈 개발
- 홀로닉 생산시스템 적용을 위한 3D프린팅 후처리 공정 최적화 기술 개발
- 홀로닉 협업제어 시스템과 연동이 가능한 기본 디지털트윈 플랫폼 제작 (실증장비 기준)
- 자율주행 플랫폼 제작 및 기초 성능평가
- 홀로닉 데이터 자동수집용 무선통신체계 운용기술 확보 및

□ 연구내용
(1세부) 고생산성을 위한 홀로닉 생산시스템 대응 핵심 기술 개발
- 로봇기반 가공 성능평가 및 오차보상 모듈 제어 알고리즘 개발
- 센서 융합 기반 가공공정 로봇 위치 계측/제어 정밀도 알고리즘 정확도 향상 모듈 개발
- 홀로닉 생산시스템 적용을 위한 3D프린팅 후처리 공정 최적화 기술 개발
- 홀로닉 협업제어 시스템과 연동이 가능한 기본 디지털트윈 플랫폼 제작 (실증장비 기준)
- 자율주행 플랫폼 제작 및 기초 성능평가
- 홀로닉 데이터 자동수집용 무선통신체계 운용기술 확보 및 데이터 저장, 모니터링을 위한 서버 시스템 구축
- 홀로닉 협업 제어 시스템 구조 개념 설계 및 홀로닉 생산시스템 사이트 구축

(2세부) 홀로닉 생산시스템 협업을 위한 스마트 안전시스템 기술 개발
- 생산현장 작업자의 작업별 부하 모델 개발
- 웨어러블 디바이스 센서 1차 집적화 설계/제작 및 작업자 엣지 컴퓨팅 디바이스 플렛폼 설계
- 다채널 센서모듈 웨어러블 안전 디바이스를 활용한 센서 및 생산공정 데이터 통합분석 기술

(3세부) 에너지 최적화 스마트 작업 열환경 제어 시스템 기술 개발
- 대면적 작업 환경 공조 최적화를 위한 복합열원 이용 스마트 에너지 통합 시스템 구축
- 파일럿 규모 장주기 폐열저장 모듈 제작 및 평가
- 소규모 작업환경 통합모니터링 및 제어를 통한 데이터분석 기술

□ 연구개발 성과
○ (1세부) 고생산성을 위한 홀로닉 생산시스템 대응 핵심 기술 개발
- 정성적 성과 :
⦁ 드릴링 모듈을 활용한 로봇 홀가공 치수정밀도 37μm 달성
⦁ 위치 측정 센서와 가공 로봇 제어를 통한 로봇의 위치 정확도 457.76 μm 달성
⦁ 웹/로컬 서버 환경을 기반으로 3종 이상 데이터 수신 가능한 홀로닉 데이터 모니터링 시스템 프로토타입 개발
⦁ Bluetooth 5를 활용한 저전력 상시 연결 무선 송수신 체계 확보 연결상태의 소비전력 : 1 mA @ 3.3V 홀론 간 무선통신 거리 : 70m (장애물이 없는 경우)
- 정량적 성과
- 기술스펙 달성 성과

○ 2세부 : 홀로닉 생산시스템 협업을 위한 스마트 안전 시스템 기술 개발
- 정성적 성과 :
⦁ 생산현장 작업자의 작업별 부하 모델 개발
- 작업(Task) 자세, 표준시간 기반 작업별 부하 모델 개발 및 비정형 작업 커버율 85% 이상 부하모델 개발
⦁ 웨어러블 디바이스 센서 1차 집적화 설계/제작 및 작업자 엣지 컴퓨팅 디바이스 플렛폼 설계
- 안전모를 통한 7종 복합 센서 모듈 통합 개발 (PPG, 스트레스, 온도, 습도, 조도, CO, CO2 센서)
⦁ 다채널 센서모듈 웨어러블 안전 디바이스를 활용한 센서 및 생산공정 데이터 통합분석 기술
- 10-fold cross validation을 통한 모델의 작업부하(REBA score 기준) 추정성능의 검증 (정량적 목표달성 : 93.79%)
- 정량적 성과
- 기술스펙 달성 성과

○ 3세부 : 에너지 최적화 스마트 작업 환경 제어 시스템 기술 개발
- 정성적 성과 :
⦁ 대면적 작업 환경 공조 최적화를 위한 복합열원 이용 스마트 에너지 통합 시스템 구축
- 하절기 에너지 절감율 : 42.94% / 동절기 에너지 절감율 : -46.4%
- 냉난방 종합 에너지 절감율 : 16.31%
⦁ 소규모 작업환경 통합 모니터링 및 제어를 통한 데이터 분석기술 개발
- 정량적 성과
- 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ (1세부) 고생산성을 위한 홀로닉 생산시스템 대응 핵심 기술 개발
- 로봇 강성 모델 기반의 가공 제어 알고리즘 개발 및 정밀/경량 드릴링 모듈 제작
- 로봇의 위치 제어를 통한 End-effector의 위치 정밀도 제어 알고리즘 연구
- 홀로닉 생산시스템에 적합한 적재중량 1ton 기반 멀티에이전트 자율주행 플랫폼 개발
- 고강도, 경량화 소재를 이용한 로봇, 자동차, 항공분야의 요구 부품에 대한 3D프린팅 제작 및 설계 기술 확보
- 고강도, 경량의 3D 프린팅 제품(자동차 부품, 항공 부품, 로봇 부품)의 실제 장착 및 구동 평가
○ (2세부) 홀로닉 생산시스템 협업을 위한 스마트 안전 시스템 기술 개발
- 작업자 및 작업환경·공정에서 획득된 실시간 데이터를 바탕으로 데이터 분석 모델 생성 및 실시간 데이터 기반 안전/작업부하 관리가 가능한 작업자 관리 융합 환경 구축
- 작업자 중심의 데이터 획득을 위한 웨어러블 스마트 디바이스 개발 및 엣지 컴퓨팅 기술을 적용을 통해 산업환경 적용이 어려웠던 작업자 분석 기술 개발
○ (3세부) 에너지 최적화 스마트 작업 열환경 제어 시스템 기술 개발
- “2020 RE100 (Renewable Energy 100%)” 제도 대응을 위한 산업 생산 공정의 복합열원 활용, 에너지 저장, 공급 원천기술 확보
- 생산현장 환경부하의 예측 및 에너지 이용 최적화 기술을 활용한 세계최초 생산현장 맞춤형 열원공급 시스템 설계기술 확보

□ 성과활용 계획
○ (1세부) 고생산성을 위한 홀로닉 생산시스템 대응 핵심 기술 개발
- (자동차부품분야) 로봇 가공을 통해 기존의 CNC 가공머신을 대체하여 생산성 및 유연성을 향상 (항공부품분야) 기존의 대형가공기를 로봇가공 워크셀로 교체하여 공장 공간 활용성 극대화
- 가공 공정 위치 측정 및 제어 알고리즘을 통한 Drilling 가공품 품질 향상
- 향후 멀티에전트 자율주행 플랫폼의 물류산업, 농산업(농작업로봇, 스마트팜)에 적용하여 노동력감소 문제해결가능, 특히 농업분야에 기술이전 및 확산이 증가 예상
- 200개 이상의 다수 IoT센서 데이터 취득이 필요한 빅데이터 기반 생산시스템에 기술 적용
- ITEM별 수요기업 발굴 : 중소중견기업 중심의 수요기업 발굴
○ (2세부) 홀로닉 생산시스템 협업을 위한 스마트 안전 시스템 기술 개발
- 비정형 생산현장 적용 확대 및 사례별 분석을 통한 알고리즘 개선
- 작업자 부하정보 및 생체정보 데이터 베이스를 이용한 작업순환 플랫폼 구축을 통해 사업 확대
- 작업자 행동인지심리 모델 분석 결과를 활용해 생산 로봇과의 협업을 위한 기반 데이터로 활용
○ (3세부) 에너지 최적화 스마트 작업 열환경 제어 시스템 기술 개발
- 에너지 최적화 원천기술 설계모델을 활용한 Lab. scale 생산 공정 적용 에너지 저장, 공급, 제어 빅데이터 확보
- 대면적 생산현장 열환경 제어 시스템 기술개발을 통한 맞춤형 작업환경 제어 솔루션 제공

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 3
• 기본사업 연구요약서 ... 4
• 목차 ... 12
• 제 1 장 개 요 ... 13
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 13
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 16
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 18
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 18
• 제 2 절 당해연도 연구개발 내용 ... 24
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 84
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 87
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 87
• 제 2 절 기대효과 ... 88
• 제 4 장 차년도 사업추진계획 ... 90
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 90
• 제 2 절 차년도 사업추진 일정 ... 103
• 제 3 절 차년도 세부 연구분야(Spec) ... 104
• 끝페이지 ... 108