Autodesk

01 개요

Autodesk가 광범위한 프로젝트를 위해 UR 로봇을 선택한 이유는 (보다 "과감한" 연구를 가능하게 하는) 로봇의 안전 기능, 그리고 쉬운 명령 스트리밍과 빠른 반복을 지원하는 cobots 의 개방형 아키텍처 때문입니다.

02 도전 과제

Autodesk는 건설 산업에서 일반적으로 사용하는 소프트웨어를 제작하며, 철저한 연구를 통해 고객이 로봇과 협동하여 새로운 작업을 완료할 수 있도록 하는 새로운 솔루션을 제작하려고 합니다. 제조 공급망이 허용하는 제품 오차는 훨씬 엄밀하지만, 건설 분야에서 취급하는 부품의 차이는 훨씬 방대해서 자동화 솔루션의 반복 가능성 및 처리 성능과 관련해 해결할 난제가 있습니다. 열악한 건설 현장에서 로봇을 유연하게 이동할 수 있다고 해도, 기존의 산업용 로봇은 한 가지 작업에 적합하게 제작한 안전 케이지와 함께 사용해야 하므로 다른 작업에 배치하기가 어려웠습니다.

03 HIVE 파빌리온 – 인간-로봇 상호 작용 솔루션

Autodesk의 Robotics Lab은 인간-로봇 상호 작용, 기계 학습, 드로잉 및 스마트 조립 시스템을 망라하는 연구 프로젝트에서 이러한 난제를 해결하기 위해 Universal Robots의 협동 로봇 암(코봇)을 사용하고 있습니다. 최근에 진행된 4가지 프로젝트는 다음을 포함합니다:

Hive 파빌리온 - 인간-로봇 상호 작용
HIVE는 Autodesk University, ICD 슈투트가르트 대학교, Autodesk Robotics Lab의 컨퍼런스 참석자와 UR 로봇 간의 긴밀한 협동을 통해 대나무와 섬유 스트링으로 만든 건축물입니다. 이 프로젝트의 목표는 사용자들이 빌딩 피스에 포함된 로봇 제조, 웨어러블, RFID 추적 및 인텔리전스 간의 원활한 통합을 경험해볼 수 있도록 하는 것이었습니다. 정말 대단한 도전이었습니다. 대나무는 균일하지 않으며, 다양한 길이와 너비로 구부러지는 소재입니다. “처음 시작했을 때는 어느 정도까지 로봇과 함께 작업하고, 로봇이 우리가 제시하는 불확실성과 변동성을 이해하도록 할 수 있을지 몰랐습니다."라고 Autodesk Robotics Lab의 선임 연구 엔지니어인 Heather Kerrick은 설명합니다. “우리는 로봇에 센서와 의사 결정 능력을 부여하여 로봇에 권한을 주고 그에 따라 행동하도록 할 수 있다는 사실이 매우 자랑스럽습니다.”

Hive 파빌리온은 “와인딩 스테이션”에서 구축되었습니다. 이 스테이션에서 참석자들은 3개의 무작위 대나무 피스를 Universal Robot에 결합하여 대나무 끝에 섬유를 거는 데 필요한 동작 시퀀스를 생성하여 독특한 회전초 모양의 텐세그리티 성분을 만들었습니다. “UR 로봇은 현장에서 작업자가 직접 수행하기에는 어려운 아주 정밀한 동작과 측정을 제공할 수 있었으므로, 가까이에 많은 측정 공구나 장비가 필요하지 않았습니다.”라고 Kerrick은 말합니다. Kerrick은 안전 측면도 다음과 같이 강조합니다. “우리는 실시간 센서 데이터를 기준으로 로봇이 이동하는 위치를 실험적으로 연구하고 있으며, 로봇이 예기치 않은 행동을 할 확률은 정말 높습니다.”라고 Kerrick은 설명합니다. Kerrick은 팀이 더 큰 산업용 로봇을 사용했을 때는 같은 방식으로 대중들의 참여를 이끌어내지 못했을 것이며, 연구 프로젝트의 진행이 훨씬 느렸을 것이라고 덧붙였습니다. “그렇지만 Universal Robot을 이용하면서 로봇이 저절로 고장나는 일이 없고 다른 사람들에게 위험을 가져오지 않는다고 믿을 수 있었기 때문에 좀 더 대담하게 연구를 진행할 수 있었습니다.” Autodesk 팀은 사흘만에 HIVE를 성공적으로 구축했습니다.

04 벡터 아트웍 드로잉 – 로봇 경로 따라가기 솔루션

안전 가드 없는 개방형 공간에서 작동할 수 있기 때문에 UR10 로봇은 Autodesk의 연구 엔지니어인 Evan Atherton이 제작한 바이럴 단편 영화인 “Artoo in Love” 에서 카메오로 출연할 수 있었습니다. 이 영화는 공원에서 Universal Robots, UR10 모델의 초상화 그리기를 보여줍니다. “잘 알려지지 않은 이 장소로 로봇을 데려오는 일은 흥미있는 도전이었습니다."라고 Atherton은 설명합니다. 그는 동료들과 함께, 로봇을 보정했으며, 로봇이 캔버스에 투영되는 벡터 드로잉 경로를 따르도록 지시하는 간단한 프로그램을 작성했습니다. “UR10은 완벽했습니다. 작고, 이동성이 뛰어났으며, 안전했죠. 펠리칸 케이스에 담아 운반할 수 있었습니다. 기존 로봇을 사용했더라면 작동해본 적도 없는 지게차와 안전 케이지가 필요했을 것입니다."라고 그는 말합니다.

05 건설 현장의 유연한 로봇 지원 솔루션

UR 로봇의 내장된 안전 기능에 따라 Autodesk에서는 건설 현장을 굴러다닐 수 있는 건설 현장용 “로봇 조수” 프로토타입을 개발해야 했습니다. 연구팀은 로봇 암 끝에 라우터를 부착하고, 카메라와 프로젝터를 장착한 후, 로봇이 인간의 제스처와 음성 명령을 인식할 수 있도록 하는 기계 학습 소프트웨어를 개발했습니다. 예를 들어, UR10은 석고판 조각까지 롤링업한 후 배출구를 벽에 투영할 수 있습니다. 그러면 사용자가 수정을 하고 음성 명령으로 UR10에 전진하여 절단하도록 말할 수 있습니다.

06 스마트 조립 시스템

UR 로봇을 이용한 Autodesk 연구에서 현재 진행 중인 또 다른 건설 산업 과제는 팀의 “브릭봇”으로 스마트 조립 시스템을 개발하는 것입니다. 이 프로젝트에서는 세 가지 하위 문제인 빈피킹, 다시 잡기 및 배치를 계획하게 됩니다. 이 로봇은 시야 가이드를 이용해 크기와 색상이 다른 벽돌 중에서 미리 정의된 벽돌을 잡아낼 수 있습니다. 배치하기에 부적절한 벽돌 위치를 잡은 경우 UR10은 시각적 조사를 실시하고 그리퍼에 올바르게 잡힐 때까지 벽돌 위치를 다시 바꾼 후 잡을 수 있습니다. 최종 배치는 카메라가 장착된 두 번째 UR 로봇, UR5의 비전 유도 방식으로 진행되며, 로봇은 벽돌 조립을 확인합니다. “다음 반복 작업 중에는 가령 레고에서 집을 설계하거나 장난감 기린을 사용하여 조립 설계를 시작합니다. 그런 후 로봇이 자동으로 만들도록 합니다.”라고 Autodesk의 소프트웨어 설계 담당자인 Yotto Koga는 설명합니다. 그는 이 공정에서 로봇 바로 옆에서 작업하는 기능이 반드시 필요하다는 사실을 강조해서 설명합니다. “우리가 Universal Robots를 선택한 주요 이유 중 하나는 주변에서 작업해도 안전하기 때문입니다. 로봇을 랩톱에 연결하고, 옆에서 작업할 수 있으며 안전 규약 및 속도 저하를 걱정할 필요 없이 실험을 빠르게 반복할 수 있었습니다. 이러한 이점은 이 프로젝트를 진행할 때 매우 중요한 점이었습니다."

UR 로봇의 개방형 API를 통해 공정도 빠르게 진행할 수 있었습니다. “TCP 통신을 통한 스트리밍 API를 이용해 UR 로봇을 상당히 낮은 높이에서 제어할 수 있었습니다. 우리는 로봇 고유의 운영 체제를 우회하여 로봇에 직접 접근해야 하므로 이러한 방식은 특히 중요했습니다."라고 소프트웨어 설계 담당자는 설명합니다. 그의 동료인 Heather Kerrick는 HIVE 프로젝트가 어떻게 로봇의 개방형 아키텍처를 통해 많은 혜택을 얻었는지를 다시 설명합니다. “HIVE의 구축은 여러 팀과 장치 사이에서 다양한 코딩 언어와 환경으로 작업하는 것을 의미했습니다. 모든 명령을 로봇에 전송할 수 있는 단일 스트링으로 간소화할 수 있었습니다."라고 Kerrick은 말합니다. “더 큰 산업용 로봇을 사용할 경우에는 로봇에 내장되어 있는 기본적인 제어 기능을 우회하기 위해 추가 단계나 추가 소프트웨어가 필요합니다. 그렇지만 이 경우에는 필요 없습니다. 또한 UR의 스크립팅 언어는 배워서 사용하기가 정말 쉽습니다."