협소한 공간에서 작동하는 비전 시스템을 갖춘 식품 산업 팔렛트 적재 코봇

노르웨이의 육류 생산 업체인 Nortura는 팔렛트 적재 작업을 최적화할 필요가 있었으나 공간과 예산이 부족했습니다. 천장 장착 비전 시스템이 있는 UR10 로봇은 비용 측면에서 효과적이고 팔렛트 적재 성능이 뛰어난 시스템으로 일반적으로 요구되는 공간의 1/5밖에 차지하지 않았습니다. 팔렛트가 없으면 바닥 공간을 다른 공정을 하는데 사용할 수 있습니다.

도전 과제:
일반적인 팔렛트 적재 로봇은 바닥 공간을 매우 많이 차지하는 안전망을 포함한 대규모 공간이 필요합니다. Nortura는 생산 라인을 중지하지 않고 연속적으로 팔렛트 작업을 할 수 있으면서도 팔렛트가 없을 때는 그 공간을 다른 공정을 위해 사용할 수 있는 유연함을 원했습니다.

예산이 적었기 때문에 Nortura는 비용 측면에서 효과적이면서 필요한 범위와 다양한 크기, 무게, 높이의 박스 더미를 적재할 수 있는 용량을 갖춘 6축 로봇을 찾는데 어려움을 겪었습니다. 로봇은 또한 유연하면서도 비전 시스템과 함께 작업하려면 프로그램하기 쉬워야했습니다. 그리고 최소한의 감독으로도 가동할 수 있도록 충분히 안정적이어야 했습니다.

동영상 — UR10 로봇, Nortura, 노르웨이

솔루션:
Nortura는 팔렛트 적재를 최적화고자 했으나 안전 망을 갖춘 거대하고 영구적인 가동실이 필요한 기존의 팔렛트 적재 로봇은 사용할 수 없었습니다. 노르웨이의 로봇 공학 통합사업자인 Rocketfarm AS는 Universal Robots의 UR10 협동로봇을 혁신적이고 공간을 적게 차지하고자하는 시도로써 적용할 수 있도록 비전 시스템을 특별 제작했습니다. 이 IFM O2D222 비전 카메라는 로봇 위 천장에 붙어있어 그 아래로 좁은 스탠드가 있고 Unigripper SMS 80-200 진공 그리퍼가 장착되어 있습니다. 대기 모드일 때 장착된 로봇의 행동 반경은 5m에 불과합니다². 로봇의 작업 공간은 간단히 바닥에 표시된 공간이며 조작자들이 빈 팔렛트를 올려놓으려고 표시한 공간입니다. “우리는 기존의 로봇이 사용하는 공간의 10 내지 20퍼센트의 공간을 사용했습니다.” Rocketfarm AS의 개발자인 Lars Bårdgard Åstveit의 말입니다. “팔렛트가 없으면 이 공간은 팔렛트 적재 시스템이 아예 존재하지 않는 것처럼 비어있게 됩니다.”

빈 팔렛트가 바닥에 놓이면 비전 시스템이 자동으로 이 팔렛트와 컨베이어 벨트 위에서 움직이는 박스들을 감지하고 스스로 팔렛트 적재를 시작합니다. “아무도 로봇에게 ‘지금 여기에 박스가 있으니 가서 적재를 해’라고 말하지 않죠.”라고 Åstveit가 덧붙입니다. “이 시스템은 그냥 보기만 하고 팔렛트 적재를 합니다.” 팔렛트의 고객이 원하는 패턴 대로 크기가 제각각인 박스를 쌓아 박스 라벨이 팔렛트의 측면에서 보이도록 6축 로봇 프로그램을 특별 조작하는 것은 쉬울 수 있습니다. 로봇은 매일 평균 20개의 팔렛트를 채울 수 있으며 하루에 총 1,700개의 박스를 실을 수 있습니다.

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또 다른 장점은 이 로봇이 생산 라인의 이전 기계에 대한 오류를 검사할 수 있다는 것입니다. 박스를 제대로 채우지 않았다는 것을 인간이 눈치채지 못하면 로봇은 각 박스의 무게를 재고 박스가 라인에서 내려오면 내용물이 적은 박스가 있으면 신호를 보냅니다. “UR10은 모든 필요한 스펙을 갖춘 로봇입니다.”라고 Åstveit가 언급했습니다. “비싸지 않으며 많은 다른 코봇들이 지니지 않은 다양성을 가졌고 적재 장비를 갖추어서 제품을 들어올릴 수 있습니다. 또한 프로그래밍 측면에서도 매우 유연합니다.”

그러나 가장 중요한 것은 인간 작업자들 옆에서 안전하게 작업할 수 있는 능력입니다. UR10 로봇은 계획된 경로에 무엇인가 침입하면 자동으로 멈춥니다. 빈 팔렛트에 사람이 서있어도 그렇게 합니다. “이런 기능이 없었다면 우리는 이 로봇을 쓸 수 없었을 겁니다.”Åstveit가 말합니다. “중지 기능은 결정적인 기능입니다. UR10의 이러한 안전 기능이 없었다면 우리는 이 작업을 할 수 없었을 겁니다.”

Nortura는 단일 교대로 가동 시 팔렛트 적재 시스템의 투자 회수 기간을 1년 이내로 예상하고 있으며 더 빠른 회수가 필요하면 더 많이 가동할 수 있는 능력이 있습니다. 실제로 Nortura는 이 시스템에 매우 만족하여 다른 생산 라인에 시스템 둘을 즉시 추가 주문하였고 작은 박스는 더욱 빠르게 가동할 수 있게 될 것입니다.

“UR10 로봇은 필요한 스펙은 모두 갖추었고 비싸지 않으며 많은 다른 코봇들이 지니지 않은 다양성을 가졌고 적재 장비를 갖추어서 제품을 들어올릴 수 있습니다. 또한 프로그래밍 측면에서도 매우 유연합니다.”

Lars Bårdgard Åstveit Rocketfarm AS 개발자