[첨단 헬로티] 스가이 아키라 (菅井 晃) 오픈마인드 테크놀로지즈 재팬(주) 독일의 OPEN MIND Technologies AG사의 일본 법인인 당사가 2002년에 일본 활동을 개시했을 때부터 메인 타깃으로 정한 것은 5축가공에 대응하는 유저였다. 현재 5축가공은 부품가공에서 금형가공까지 폭넓은 가공 분야에서 이용되게 됐지만, 당시 일본에서는 5축가공은 특수한 부품을 절삭하는 제조업의 극히 일부에서 이용되고 있던 가공 기술이었다. 한편, 유럽에서는 모든 범용적인 가공에 대한 효율화를 위한 가공 기술로서 이미 크게 주목을 받고 있었다. 그러한 가운데 OPEN MIND는 당시의 다임러-크라이슬러사에서 금형의 5축가공 기술 개발의 전략적인 파트너로 지명되어, 기존의 5축가공 연산 로직과는 완전히 다른 새로운 5축가공 알고리즘을 개발해 금형가공용 5축가공 기능을 1999년에 ‘hyperMILL’에 탑재해 릴리스했다. 앞에서 말한 당사의 방침은 이러한 유럽의 움직임을 반영한 것으로, 일본에서도 5축가공을 범용 가공에 보급시키기 위해 정한 것이었다. 이러한 당사의 움직임에 처음으로 대응한 것이 호쿠리쿠(北陸) 지방의 금형가공 유저였다. 이후 hy
[첨단 헬로티] 고시마 카즈히로 (五嶋 和宏) ㈜나고야정밀금형 5축가공기 도입의 계기 동사가 5축가공기를 도입한 것은 2006년이다. 당시 일본국내에서는 자동차용 헤드램프의 금형 제조의 대부분이 3축가공 후에 방전가공으로 형상을 다듬질, 최종적으로 연마해서 완성하는 공정이었다. 유럽에서는 이미 5축가공을 활용한 절삭에 의한 형상가공이 추진되고 있으며, 동사의 사장이었던 와타나베 유키오(渡邊 幸男)(현 명예회장)이 유럽의 실정을 보고 도입을 결정했다. 동사가 취급하는 헤드램프용 금형은 경면 다듬질 (면조도 : Ra 0.004μm․연마 입도 : #14000)까지 금형을 연마해 완성해야 한다. 방전가공 후의 형상 다듬질은 금형면에 스파크 흔적(방전 흔적)이 남기 때문에 그것을 제거해 경면까지 연마하는 작업은 많은 시간을 필요로 하고 있었다. 또한 헤드라이트에 유선형을 주류로 하는 디자인이 증가함에 따라, 금형의 제품 형상도 낙차가 커졌다. 3축가공으로는 가공할 수 없는 범위가 증가하고, 방전가공의 작업 공수 증가가 큰 과제였다. 이와 같은 배경에서 ‘방전리스화에 의한 품질과 생산성 향상’을 목표로 5축가공기의 도입을 결정했던
[첨단 헬로티] 현재 공작기계의 액온제어장치 냉매로는 주로 R407C, R410A 등의 HFC(Hydrofluorocarbon)이 채용되고 있다. 또한, HFC 이전의 주류 냉매였던 R22를 채용한 구식 액온제어장치가 현역 가동되고 있는 곳도 드물지 않다. 이들 기존 프레온류의 대기 누설은 지구온난화나 오존층의 파괴를 초래한다. 그렇기 때문에 국제적으로 엄격한 규제가 시행되고 있는 동시에 환경부하가 작은 차세대 냉매로 전환하는 것이 요구되고 있다. 차세대 냉매에 요구되는 성능으로서는 지구온난화계수(GWP : Global Warming Potential)와 오존층파괴계수(ODP : Ozone Depletion Potential)가 낮은 것은 물론이고, 냉각 효율이 높고 안전한 것도 반드시 필요하다. 이러한 특징을 만족시키는 냉매의 하나로 CO2가 있다. 이 글에서는 현재의 냉매 규제에 대한 개략을 나타내는 동시에, CO2 냉매를 채용한 공작기계의 액온제어장치를 소개한다. 냉매 규제 표 1에 나타냈듯이 R407C나 R410A, R22의 GWP는 대략 1,800~2,100으로 과대하다. 또한, R22는 강한 온실효과 가스인 것은 물론이고, 오존층 파괴를 초래한다.
[첨단 헬로티] 편의점의 과제, 로봇 기술에 기대하는 것자이라는 제목을 받았는데, 우선 우리들이 어떤 생각으로 편의점을 운영하고 어떻게 하면 여러분이 사용해 줄지, 공헌할 수 있을지 등의 정신이 있고, 그 위에 기술이 활용되지 않으면 의미가 없다. 그렇기 때문에 우리들의 배경, 역사, 생각을 먼저 이해하신 후에 기술을 개발하는 편이 실용화에 도움이 될 것이라 생각한다. 먼저 세븐일레븐 재팬은 어떤 회사인지를 역사로부터 풀어 간다. 다음으로 현 상황, 마지막으로 앞으로 기대하는 것, 이 3가지 포인트로 이야기를 진행시켜 간다. 또한, 제목으로 받은 편의점의 과제, 편의점의 미래라는 부분에 대해서는 타사 상황은 알지 못하는 부분이 있기 때문에 어디까지나 세븐일레븐이 이렇게 생각해 있다고 이해해 주시길 바란다. 사진 1 강연 모습 세븐일레븐은 어떤 회사인가 세븐일레븐이라고 해도 실제로 내가 소속되어 있는 것은 세븐일레븐 재팬이라는 회사가 된다. 그러나 사실은 세븐일레븐은 상장 회사가 아니다. 상장해 있는 회사는 세븐&아이 홀딩스라는 회사이다. 이 세븐&아이 홀딩스, 세븐일레븐 재팬을 필두로, 이토요카도, 요크베니마루, 세븐은행, 로프트, 니센, 프랑
[첨단 헬로티] 로봇 기술을 사용한 가까운 미래의 편의점 상을 제안하라고 하는 표제에 대해, 내가 처음 상상한 것은 대도시 편의점에서 일하는 로봇의 모습이었다. 상품대에는 로봇 암이 붙어 있어 사람이 손이 닿지 않는 선반의 상품을 대신 로봇이 집어주거나, 계산대도 완전 자동화되어 로봇이 손님을 대응한다는 SF 영화와 같은 장면이야말로 가까운 미래의 편의점 상이라고 생각했다. 그러나 만일 가령 무인 편의점에 로봇을 도입한다면 손님이 좋아해 줄까 하는 의문이 있었다. 상품을 꺼내거나 계산대 일을 사람 대신에 로봇이 하게 하는 것은 근미래적이지만, 정말로 생산성이 오를까. 또한, 손님 측에서도 로봇이 선반의 상품을 집어주는 것이 처음에는 신기해서 좋아하는 사람도 있다고 생각하지만, ‘결국 자신이 집는 편이 빠르다’고 하여 머지않아 그것도 번거로워져 버리는 것은 아닐까. ‘편의점 로봇=도시’라는 고정 관념을 끊기 위해 가까운 미래의 일본이 안고 있는 문제로부터 필요한 편의점 로봇 상을 역산하기로 했다. ‘한계 집락의 쇼핑 난민 문제’는 저출산 고령화 사회인 일본이 안고 있는 큰 문제이다. 쇼핑 난민이란
[첨단 헬로티] 현재 편의점은 상품 구매뿐만 아니라 택배 등의 집하나 발송 등의 물류, ATM을 설치함으로써 금융의 거점이 되고 있다. 또한, 공공요금의 지불이나 티켓 구입 등 다양한 서비스 허브로서 기능하고 있다. 그러면 FUTURE CONVENIENCE STORE CONTEST의 무대인 2020년의 편의점은 어떻게 되어 있을까. 가까운 미래의 편의점이라고 해도 세대를 뛰어넘는 것은 아니고, 2년 후의 지금 있는 생활이 조금 업데이트된다는 것은 어떤 것인지, 실현 가능성이 높은 제안이란 무엇인지를 생각했다. 우리들은 2020년의 편의점은 앞에서 말한 허브로서의 존재뿐만 아니라, 다양한 정보가 모이고 그들을 내점한 고객이 간단히 꺼낼 수 있는 클라우드와 같은 것이 되고 있다고 생각한다. 이미 그러한 변화가 시작되고 있는데, 2020년에는 정보의 양이 더욱 거대화돼 자신이 정보 수집을 할 뿐만 아니라 AI에 의한 자동화에 의해 자신에게 적합한 정보가 자연적으로 수집되어 발신할 수 있게 되는 것은 아닐까 상상한다. 또한, 현재의 허브 기능이 더욱 진화해 물류나 금융의 거점인 것을 살려 물질과 정보, 그리고 서비스의 3가지를 동일하게 취급할 수 있는 장이 되는 것
[첨단 헬로티] 현재 일본은 노동력 인구 감소에 직면해 있다. 2016년에 약 6,673만 명이었던 노동력 인구는 2030년에는 약 300만 명 감소할 것으로 예상되고 있다. 여러 가지 업종에서 인력 부족은 심각해지고 있으며, 2018년 9월 시점의 유효 구인 배율은 1.64로 되어 있다. 특히 서비스 직업에서는 3.56으로 높은 배율을 나타내고 있으며, 노동 생산성 향상이 급선무이다. 이 문제를 해결하는 하나의 수단으로서 로봇 기술에 대한 기대가 높아지고 있으며, 많은 연구자나 기업이 여러 가지 서비스 로봇 개발에 대응하고 있다. 그러나 일반적으로 서비스 로봇의 실용화는 어렵다. 예를 들면 홈 로봇은 각 가정마다 가족 구성이나 방 배치가 다르고, 로봇에 대한 요구가 다르기 때문에 다품종 소량생산을 요구한다. 또한 로봇에 요구되는 기능 그 자체가 기술적으로 어렵다. 예를 들면, 부엌에서 우유를 거실에 있는 유저에게 가져다주는 것만으로도 지령의 이해, 이동, 대상물의 인식․파지, 인수인계 등 여러 가지 작은 태스크의 조합으로 되어 있으며, 이들 중 하나라도 실패하면 유저의 요구를 만족시킬 수 없다. 서비스 로봇 산업의 담당자로서 벤처기업이나 중소기업
[첨단 헬로티] FCSC(Future Convenience Store Challenge)는 경제산업성 및 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)가 주최하는 로봇의 국제경기대회․전시회(WRS: World Robot Summit(주1))의 하나로서 실시되고 있는 로봇 경기대회이다. 편의점을 대상으로 한 미래 서비스에 대한 디자인 콘테스트 및 기술 챌린지를 위한 로봇 경기대회를 포함하는 복합적인 콘테스트이며, SICE 시스템 인터그레이션 부문의 공간지부회를 중심으로 기획 운영되고 있다. 이 글에서는 2017년에 열린 FCSC 트라이얼 대회에 대해, 경기 설계와 룰 설정 및 그 배경에 있는 개념에 대해 소개한다. 편의점 업무의 로봇화 1. 과제 조사 새로운 로봇 경기대회를 기획하는데 있어 로봇 기술을 활용할 수 있는 분야로서 최근 인력 부족이 심각한 과제이며, 또한 가까운 주변에서 점포나 서비스가 통일되어 있는 편의점 업무를 대상으로 선정했다. 편의점 업무의 과제를 분명히 파악하기 위해 편의점에서 아르바이트한 경험이 있는 학생에게 청문을 하거나, 주식회사 세븐일레븐 재팬과 주식회사 세븐&아이 홀딩스에 협조를 요청해 편의점의 일상 업무 파악 및 로봇
[첨단 헬로티] 스텝퍼 모터는 정밀한 모션 제어에 널리 사용되는 기법이다. 표준 DC 모터는 연속적으로 회전하는 것과 달리, 스텝퍼 모터는 축을 중심으로 한 번에 한 스텝씩 회전할 수 있다. 그러므로 정밀한 포지셔닝과 속도 제어를 필요로 하는 애플리케이션에 적합하다. 하지만 모든 동작 지점으로 모터 제어가 정밀하게 이루어지도록 하기 위해서 모터와 컨트롤러를 튜닝해야 한다. 통상적인 스텝퍼 모터는 고정자, 샤프트에 부착되는 회전자, 고정자를 둘러싸고 고정된 위치에 부착되어서 자기장을 발생시키는 일련의 코일 권선으로 이루어진다. 영구 자석 스텝퍼 모터의 회전자는 자성 소재의 원반을 사용한다. 이 원반은 2개 극만을 사용할 수도 있고, 정밀 모터에 사용되는 좀더 복잡한 것은 더 많은 수의 극을 사용할 수도 있다. 이와 달리 가변 릴럭턴스 스텝퍼 모터는 전적으로 전자기이다. 모터로부터 전원을 제거하면 외부적 힘에 의해서 회전하게 된다. 영구 자석 모터는 모터로 전원을 인가하면 회전자가 가장 안정적인 위치를 찾는다. 코일로 발생된 전자기장이 회전자로 형성된 마그넷의 한쪽 극은 끌어당기고 다른 쪽 극은 밀쳐낸다. 마그넷 상에서 가장 가까운 반대 극이 코일로 생성된 전자
[첨단 헬로티] 특정한 전류 레벨을 발생시키는 것은 주로 펄스 폭 변조(PWM) 쵸핑 기법을 사용해서 한다. 2개 전력 트랜지스터 쌍으로 이루어진 H 브리지가 모터 코일로 쵸핑 전류를 제공한다. 쵸핑 전류가 해당 마이크로스텝으로 임계값에 도달하면 구동 전류가 중단된다. 이 지점에 도달한 후에는 전류가 감쇠되기 시작한다. 이러한 감쇠 형태는 H 브리지의 동작에 의해서 결정된다. ▲ 그림 2a: 빠른 감쇠일 때 H 브리지 전류 흐름 (출처 : 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)) ▲ 그림 2b: 느린 감쇠일 때 H 브리지 전류 흐름 (출처 : 텍사스 인스트루먼트) 느린 감쇠일 때는 양쪽 하측 전력 트랜지스터를 통해서 전류가 재순환된다. 느린 감쇠일 때 문제점은, 모터를 구동하기 위해서 필요한 전류 양을 제한할 수 있다는 것이다. 빠른 감쇠는 H 브리지를 통해서 코일 권선 전압이 거꾸로 흐르게 해서 전류를 빠르게 떨어트린다. 하지만 대신에 높은 리플 전류를 일으킴으로써 효율을 떨어트릴 수 있으며 해당 모터로 높은 전류 레벨을 필요로 하는 경우에는 적합하지 않을 수 있다. 그림 3: 빠른 감쇠, 느린 감쇠, 혼합적 감쇠일 때 전류 감쇠 양상 (출처
[첨단 헬로티] IAR Embedded Workbench의 C-SPY 디버거의 기능 중 하나인 Power Debugging은 디버깅 프로브에 의해 측정되는 전류 소비량과 수행된 소스코드와의 상관관계를 확인 할 수 있는 기능이다. 배터리를 사용하는 소형 IoT 디바이스, 웨어러블 장비 등의 저전력 고효율을 요구하는 디바이스 장비를 개발하는 경우 전류 소비를 최소화 시키는 노력이 필요하다. 하드웨어의 경우 전류 소비율이 적은 파트를 선정하여 사용하면 전류 소비에 최적화된 하드웨어를 구성할 수 있으나 구성된 하드웨어를 소프트웨어에서 제어를 어떻게 하느냐에 따라서 전체의 전류소율은 크게 변할 수 있다. 예를 들어. 사용하지 않는 I/O를 켜 놓거나 사용하지 않는 페리페럴을 동작시키는 경우 불필요한 전류를 소비하게 된다. 이러한 소프트웨어에 의해 불필요한 전류를 소비하는 경우를 확인하고 전류소비에 최적화된 소프트웨어를 위해 실시간으로 전류 소비량과 수행된 코드의 위치를 기록할 수 있는 C-SPY의 파워 디버깅(Power Debugging) 기능이 유용하게 사용된다. 일반적인 전류소모 측정 VS 파워 디버깅 일반적으로 가장 많이 사용되는 보드 전체 또는 보드의 특정 파
[첨단 헬로티] 심전도(electrocardiograms, ECG)를 이용하는 심박 변이도(heart rate variability, HRV) 분석 기술은 심장의 자율 신경 기능 진단용으로 널리 알려진 기법이다. 이보다 전통적인 심장 기능 평가 방법은 광혈류 측정기(photoplethysmography, PPG) 파형을 사용하는 것이다. 이 방법에는 맥박 변이도(pulse rate variability, PRV)가 HRV를 대신한다. 하지만 PPG 신호 검출용으로 활용할 만한 제대로 된 알고리즘이 없어서 의료 업계에서는 PRV를 활용하여 임상 진단을 제공할 수 없었을 뿐 아니라 수면 단계, 스트레스 상태, 피로도 같은 건강 관련 생체 정보를 측정할 수도 없었다. 이 글에서는 PPG 신호를 사용하는 박동 간격 분석 기법을 위한 견고한 최고점(peak) 및 시작점(onset) 검출 알고리즘을 소개한다. 또한, 아나로그디바이스(Analog Devices, ADI)의 다중센서 워치 플랫폼을 사용하여 수집한 대규모 데이터를 통해, 이 새로운 접근법이 ECG 신호를 사용하는 박동 간격 검출 결과보다 높은 커버리지와 감도, 더 낮은 RMSSD(root mean squar
[첨단 헬로티] 기계, 필드 디바이스, ERP 시스템 및 클라우드 애플리케이션 모두 단일 네트워크로 통신할 수 있을까? 불과 몇 년 전까지만 해도 불가능한 일이었지만, TSN을 통한 OPC UA로 곧 실현될 예정이다. 이를 위해 세계적인 자동화 기업들이 실시간 산업통신을 위한 공통 표준에 동의 했다. ▲ Shapers는 OPC UA와 TSN을 기반으로 한 통일된 통신 표준을 위한 계획을 2016년 SPS IPC Drives 전시회에서 처음으로 발표했다. 필드버스 자동화 산업에서는 수십 년 동안 통신 프로토콜에 대한 경쟁이 심해왔다. 기계 제조업체에 통신 프로토콜을 선정하는 것은 특정 벤더를 선택하는 것과 같았다. 대부분의 경우, 고객의 요구사항을 충족하는 유일한 방법은 한 기계에서 각각의 다른 제어 시스템을 구성함으로써 여러 타입의 모델을 제공하는 것이었다. B&R의 Product Strategy and Innovation의 부사장인 Stefan Schönegger는 “필드버스 시스템은 1980년대 후반에 처음 개발되었다”고 말했다. 90년대 중반까지 많고 많은 필드버스 시스템들이 시장에 발을 들여놓으면서 시장 점유율 경
[첨단 헬로티] 기존의 공장들은 기계 데이터를 자동으로 수집하는 방법이 어렵기 때문에 B&R이 Orange Box를 개발했다. 사용자가 여러 라인, 위치 및 대륙으로부터 수집된 데이터를 비교할 수 있도록 B&R은 클라우드 인터페이스에 Orange Box를 장착한다. ▲ B&R의 데이터 수집 및 분석 툴인 Orange Box를 통해 기존 기계에서 클라우드로 데이터를 전송할 수 있다. 기계는 20년에서 30년, 혹은 그 이상의 수명을 가질 수 있다. 기계는 시간이 지남에 따라 최신 기술을 따라가기 위해 업그레이드된다. 하지만 여전히 많은 브라운필드 작업자들은 문제가 발생하기 전에 미리 문제를 파악하거나 생산성과 가용성을 높이기 위한 대책을 결정하는 데에 펜과 종이를 사용하고 있다. B&R의 산업용 IoT 및 제품 매니저인 René Blaschke씨는 지금까지 디지털로부터 분리된 기계들의 운영 데이터를 자동으로 수집하는 것은 불가능했다고 말한다. 클라우드로 B&R이 개발한 솔루션은 Orange Box이다. Orange Box는 작동자들이 모든 타입의 기계 컨트롤러로부터 데이터를 읽고, 체계화하고, 분석할 수 있도록
[첨단 헬로티] 산업용 센서·제어기기 전문기업 오토닉스가 최근 출시한 UV레이저 마킹기 ‘ALU 시리즈’와 3D화이버 레이저 마킹기 ‘ALF-3D’를 필두로 오토닉스만의 고객 맞춤형 ‘Automarker’ 종합 솔루션을 제공한다. 레이저 마킹기란, 금속 혹은 비금속에 글자나 기호, 무늬, 바코드 등을 새기는 기기를 말한다. 현재 레이저 마킹기는 반도체, 휴대폰, 자동차, 플라스틱 가공 및 금속 산업 등 다양한 산업에서 제품의 시리얼 번호나 회사명, 유통기한, 바코드 등을 마킹하는데적용될 뿐 아니라, 출력에 따라 절단, 홀 가공, 용접, 열처리, 클리닝 등의 작업도 가능해 다양한 산업에 폭 넓게 적용되고 있다. 레이저 마킹 시스템은 레이저 매질, 빔 파장, 출력 방식, 출력 세기에 따라 나눌 수 있으며, 이러한 특성을 고려하여 가공 목적에 적합하게 레이저를 구분해 사용한다. 특히 산업 전반에서 마킹용 레이저로서 폭 넓게 보급되어 있는 마킹기는 세 가지 종류로 구분되는데 기체로 전기 스파크를 발생시켜 레이저 입자를 생성하는 CO2 레이저와 유리 섬유로 레이저 입자를 생성하는 Fiber