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디지털 트윈 기반 산업용 로봇 협동 작업을 위한 작업자 감시시스템
송하영(H. Y. Song),Christian Schlette Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
생산 공정이 복잡해지고, 다양한 요소들과 연결되어감에 따라 사람과 로봇 간의 협동 작업의 필요성은 높아진다. 특히 작업 내 요소가 빠르게 변화하는 경우 작업자의 개입이 필요할 수 있다. 산업용 로봇은 고속, 고출력 등이 요구되는 작업 공정에서 협동 로봇보다 좋은 성능을 보이지만, 사람의 안전과 로봇의 정지에 관한 규정으로 인해 산업용 로봇과의 HRC 가 불가능하다. 산업용 로봇과 사람이 같은 작업 공간을 공유하기 위해, 작업 공간 내 사람의 존재를 알아야 하고, 로봇의 정지로 안전을 보장할 수 있어야 한다. 산업용 로봇과의 작업 공간을 공유하며 작업하기 위하여 작업자 감시 시스템을 개발하였다. 이는 CAD 기반 로봇과 작업자 모델을 실제 로봇, 사람과 동기화하는 디지털 트윈 시스템에 활용된다. 학습 데이터 생성이 가능한 오픈소스를 사용하여, 작업자의 관절별 위치 및 방향 데이터 추적과 함께 동작의 종류 인식과 정확도 측정을 한다. 디지털 트윈 시스템으로 데이터를 선택하여 전송하며, 대응되는 관절 데이터를 대입함으로써 디지털 트윈의 움직임이 실제 작업자의 움직임과 실시간으로 동기화된다. 각각 한대의 협동 로봇, 산업용 로봇과의 작업 환경에서 RGB-depth 카메라를 사용하여, 작업자가 동작을 혼합하여 수행 시 구분하여 감지한 동작 정보와 정확도 값을 영상과 함께 확인하였다. 본 작업자 감시 시스템을 통해, 디지털 트윈을 기반으로 한 산업용 로봇과의 협동 작업 시스템이 사람과 로봇 간 작업의 안전 검증과 제어의 역할을 하며, 앞으로 산업용 로봇이 HRC 에 더 적극적으로 사용될 방향을 기대한다.