생활 속 로봇의 활용

Ⅳ. 전자 기계 기술

02. 기계 운동의 원리

2-3. 생활 속 로봇의 활용

1. 로봇의 이해

1) 로봇의 어원

① 로봇(Robot)은 노동을 뜻하는 체코어 로보타(Robota)에서 유래한 이름임

② 로봇은 프로그램에 의해 인간이나 동물의 행동을 모방하는

기계 장치를 말함.

③ 로봇은 인간의 명령을 실행하여 인간이 하기 어려운 일이나 힘든 일을

대신해 주는 장치로 전자 장치와 기계 장치가 결합된 것임

④ 로봇은 인류가 만들어 낸 가장 복잡한 움직임을 하는 기계로

기본 운동(직선 운동, 회전 운동 등)을 하는 기구의 조합으로 구성되는 점은

다른 기계와 같다.

※ 기구 (instrument)

여러개의 부품들이 서로 조합되어 있지만, 유용한 기계적인 일을 하는 것이

아니라 인간의 지각을 도와주는 보조역할을 함 - 시계, 저울 등

2) 로봇의 구성

로봇은 회전 왕복 운동을 하는 6개의 축으로 사람의 팔과 비슷한 움직임을

하여 필요한 일을 할 수 있음.

로봇은 전자 장치(통신 장치, 센서 장치, 전원 장치, 제어용 컴퓨터, 엑추에이터)와

기계 장치(링크, 몸통, 관절, 엔드 이펙트)로 구성됨

[로봇의 구성]

(1) 전자 장치

① 통신장치 : 원격 제어에 이용된다.

② 센서 장치 :사람의 감각 기관과 같은 역할을 한다.

③ 전원 장치 : 외부에서 들어오는 전원을 시스템에 맞게 변환하여 공급함

④ 제어용 컴퓨터 : 제어 프로그램과 외부에서 전달되는 명령 및 신호를

해석함

⑤ 엑추에이터 : 로봇을 작동하기 위해 동력을 발생시켜 관절에 전달한다.

(2) 기계 장치

① 링크 : 관절로 연결되는 부분

② 몸통 : 팔과 그 밖의 기관을 지탱한다.

③ 관절 : 몸통과 링크, 링크와 링크, 링크와 엔드 이펙트를 연결한다.

④ 엔드 이펙트 : 사람의 손과 같이 물건을 잡거나 작업을 수행한다.

2. 우리 생활 속의 로봇

우리 생활과 밀접한 여러 분야에서 사용되고 있는 로봇은 크게 제조업용

로봇과 서비스용 로봇, 기타용 로봇으로 구분함

1) 제조업용(산업용) 로봇

산업 현장에서 제조 및 생산 작업에 적용되어 제품 용접 및 조립, 생산,

운반 등의 업무를 수행하는 로봇을 말함

① 조립 로봇 : 입력된 조립 순서에 따라 고난도의 조립을 안전하게 함

[조립용 로봇]

② 용접 로봇 : 각 각의 금속을 붙이는 용접 작업을 함

[용접용 로봇]

③ 절단 로봇 : 손쉽게 다양한 형태로 절단함

[절단용 로봇]

④ 운반 로봇 : 완성된 제품이나 부품을 일정한 장소로 오염이나

손상없이 정확하게 옮길 수 있다.

[운반용 로봇]

⑤ 도장 로봇 : 페인트를 칠하는 작업을 함

[도장용 로봇]

2) 서비스용 로봇

서비스용 로봇은 인간을 대신하여 일을 하는 로봇으로 다양한 분야에서

이용됨.

로봇의 응용분야로 개인 서비스용 로봇( 가사용 로봇, 교육용 로봇,

생활 및 여가 지원용 로봇 등) 과 전문 서비스용 로봇(의료용 로봇,

군사용 로봇, 극한 작업 로봇 등) 으로 구분됨

(1) 개인 서비스용 로봇

① 가사용 로봇 : 청소나 빨래와 같은 집안일을 돕는다.

[가정용 로봇]

② 교육용 로봇 : 인터넷 또는 프로그램에 의해 교육을 함

[교육용 로봇]

③ 생활 및 여가 지원용 로봇 : 안내, 병간호, 오락 등의 서비스를 제공

[완구용 로봇]

(1) 전문 서비스용 로봇

① 군사용 로봇 : 전투 및 훈련과 같은 군사 목적으로 사용됨

[군사용 로봇]

② 의료용 로봇 : 인간이 하기 어렵거나 실수할 가능성이 있는

수술을 정확하게 할 수 있음

[의료용 로봇]

③ 극한 작업 로봇 : 우주 탐사, 심해 탐사, 화재 진압과 같은

곳에 인간 대신 어려운 일에 사용됨

[극한 작업 로봇]

3) 인간을 닮은 로봇에는 휴머노이드와 안드로이드가 있음

(1) 휴머노이드 : 인간의 신체와 유사한 모습으로 행동하는 인간형 로봇

예) ① 휴보 : 휴머노이드(Humanoid)와 로봇(Robot)의 합성어로 한국에서

최초로 개발된 두 발로 걸을 수 있는 인간형 로봇임

② 알베르트 휴보 : 과학자 알베르트 아인슈타인 얼굴을 형상화한

로봇으로, 30여 개의 얼굴 근육 모터로 다양한 표정을 지을 수 있음

(2) 안드로이드 : 우수한 전자두뇌와 인공피부까지 갖추어 인간과 똑같은

모습으로 행동하는 로봇

예) ① 에버3 : 세계 최초로 배우가 된 안드로이드 로봇으로, 감성 표현이

뛰어남.

[휴보] [알베르트 휴보] [에버3]

※ 함께 떠나는 진로 여행

1. 기계 설계 엔지니어

① 하는 일 : 제품을 생산하거나 공장에 필요한 기계를 설계하는 활동을 한다.

② 필요한 능력 : 각종 기계를 설계, 가공, 제작하는 이론과 기술이 필요하며,

2D 작업과 3D 작업을 할 수 있어야 함

[기계 설계 엔지니어]

2. 로봇 개발 엔지니어

① 하는 일 : 제조업용 또는 서비스용, 군사용 로봇을 개발하고 설계하는 일을 함.

② 필요한 능력 : 로봇의 구조를 알 수 있는 기계 공학과 전자 공학, 역학의

기초를 아는 수학적 능력이 있어야 함

[로봇 개발 엔지니어]

3. 반도체 설계 기술자

① 하는 일 : 마이크로프로세서 제어, 반도체 및 회로 설계 등 반도체의 핵심을 담당

② 필요한 능력 : 수학이나 물리 등 이과 과목에 관한 기본 지식이 필요하며,

과학 및 공학 전반의 폭 넓고 복합적인 이해력이 요구됨

[반도체 설계 기술자]

4. 전기 공학 기술자

① 하는 일 : 전기, 자동화 시스템, 엔지니어링, 전기 설비 등의 분야에서

계획서, 설계, 시공 및 전력 시설물 유지 보수 및 안전 관리 등의 업무를 담당

② 필요한 능력 : 물리, 공학, 전기, 전자 분야에 대한 지식과 전력 설비나

기기들에 대한 설계, 수리 능력이 필요함

[전기 공학 기술자]

5. 공작 기계 조작원

① 하는 일 : 기계 요소 부품이나 금속 제품을 생산하기 위해 각종 공작 기계를

조작하여 금속을 깎거나 구멍을 뚫고 마무리 작업 등을 함

② 필요한 능력 : 공작 기계를 잘 다루어야 하며, 도면을 읽는 능력이 있어야 함

[공작 기계 조작원]

6. 귀금속 가공사

① 하는 일 : 귀금속과 보석을 활용한 각족 보석 디자인과 제작을 통하여

고부가 가치를 창출한다.

② 필요한 능력 : 귀금속 가공하는 일 뿐만 아니라 디자인도 하므로 디자인에

대한 능력을 기르는 것이 중요함

[귀금속 가공사]

※ 이야기 여행

1. 기계의 운동

1. 기구의 기본 운동과 조합

기구 (instrument)란 기계 내에서 운동의 전달과 변환을 하는 기계 구조로

둘 또는 그 이상의 기계요소가 결합되어 구성된다.

☞ 기구 (instrument)

여러개의 부품들이 서로 조합되어 있지만, 유용한 기계적인 일을 하는 것이

아니라 인간의 지각을 도와주는 보조역할을 함 - 시계, 저울 등

1) 기구의 기본 운동

기구의 기본 운동에는 직선 운동, 회전 운동, 요동 운동, 복합 운동,

왕복 운동(직선 왕복 운동, 회전 왕복 운동), 간헐 운동 등이 있음

① 직선 운동 : 에스컬레이트, 러닝 머신, 롤러코스터, 토스터의 빵 등

< 직선 운동 >

② 회전 운동 : 관람차, 선풍기 날개, 세탁기, 자동차 바퀴 등

<회전 운동>

③ 왕복 운동 : 직선 왕복 운동과 회전 왕복 운동이 있음

- 직선 왕복 운동 : 재봉틀 바늘의 움직임, 지그소, 엘리베이터

< 직선 왕복 운동 >

<지그소 내부>

- 회전 왕복 운동(진자 운동) : 짧은 호를 그리는(부채꼴 모양) 회전 왕복 운동

바이킹, 시계추, 메트로놈 등

④ 복합운동 : 회전목마(회전운동과 왕복운동), 자동차 와이퍼, 선풍기 방향 조절

⑤ 요동 운동(진동 운동) : 기계의 기본 운동 중 짧은 직선 왕복 운동 을 말함

⑥ 간헐 운동 : 작동과 멈춤을 반복하는 운동으로 기계의 끝부분에서 많이 사용됨

<간헐 운동>

2) 운동의 전달과 변환

기계 내에서 여러 개의 기구가 연속적으로 연결된 경우에는

첫 번째 기구에서 마지막 기구까지 운동이 전달, 변환된다.

3) 운동의 조합

기계 내에서 여러개의 기구가 개별적으로 작동하는 경우에는

각 기구의 운동이 조합되어 기계가 복합적인 운동을 하게 된다.