RFID와 적외선 거리 센서 융합을 이용한 산업용 로봇 안전관리 시스템 연구 = A Study on Industrial Robot Safety Management System Based on RFID and Infrared Distance Sensor Fusion

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the expansion of smart factories and the enforcement of the Serious Accidents Punishment Act, the importance of safety management for industrial robots has increased. However, Small and Medium-sized Enterprises (SMEs) face difficulties in adopting expensive safety systems due to cost burdens. Therefore, this study proposes a low cost, high efficiency industrial robot safety management system based on the fusion of RFID and infrared distance sensors, designed for immediate application in SME environments.
The proposed system identifies the worker’s identity and authority using RFID, and subsequently distinguishes entry and exit directions using infrared distance sensors. In addition, by applying an access count based logic, the system is designed to maintain a warning state until all internal workers have exited, enabling accurate tracking of personnel. Notably, by adopting a modular mounting structure compatible with existing safety fences, the system allows general workers to easily install and maintain it, thereby minimizing the cost of introducing new systems.
Furthermore, to verify system performance, experiments on recognition distance according to RFID output power were conducted. Based on the experimental results, it was confirmed that stable operation is possible within a recognition range of approximately 1.6 to 2 meters, considering the door width and natural approach patterns of workers. The system proposed in this study complements the limitations of existing safety-systems and provides functions such as real time entry history management and visual warnings.
Consequently, it is expected to contribute to realizing the adoption of safety system in SMEs through realistic costs and simple operation methods.

국문 초록 (Abstract)

스마트팩토리 확산과 중대재해처벌법 시행으로 산업용 로봇의 안전관리 중요성이 확대 되었으나, 중소기업의 경우 비용 부담으로 인하여 고가의 안전시스템 도입에 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 중소기업 현장에 즉시 적용 가능한 RFID와 적외선 거리 센서 융합 기반의 저비용·고효율의 산업용 로봇 안전관리 시스템을 제안한다.
제안된 시스템은 RFID를 이용하여 작업자의 신원 및 권한 인식을 진행하며, 그후 적외선 거리 센서를 이용하여 작업자의 출입을 구분한다. 또한 출입 카운트 기반 로직을 적용하여 내부 작업자가 모두 퇴실하기 전까지 경고 상태가 유지되도록 설계하여, 정확한 작업 인원 파악이 가능하다. 특히 기존 안전 펜스에 체결 가능한 모듈형 거치 구조를 채택하여, 일반 작업자도 쉽게 설치 및 유지 보수가 가능하도록 하여 신규 시스템 도입 비용을 최소화 하였다.
또한 시스템 성능 검증을 위해 RFID 출력 전력에 따른 인식 거리 측정 실험을 수행 하였으며, 실험 결과를 바탕으로 출입문 폭 및 작업자의 자연스러운 접근 패턴을 고려하여 인식범위가 약 1.6~2m 범위에서 안정적인 동작이 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 시스템은 기존 안전시스템들의 한계를 보완하고 실시간 출입 이력 관리, 시각적 경고 등의 기능을 제공함으로써, 중소기업이 현실적인 도입 비용과 간단한 운영방식으로 안전 시스템 도입을 현실화하는데 기여할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구동향 3
• 1.3 연구 목적 및 범위 7
• 제2장 시스템 설계 13
• 2.1 시스템 요구사항 13
• 2.2 하드웨어 구성 15
• 2.3 소프트웨어 구성 19
• 제3장 시스템 구성 및 구현 26
• 3.1 설비 구성 26
• 3.2 시스템 구현 32
• 3.3 안전 시스템 비교분석 39
• 제4장 시험평가 42
• 4.1 RFID 출력 강도 최적화 시험 42
• 제5장 결론 47