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관절로봇 모터 어떻게 선택해야 할까?

2022-04-08

관절로봇

안녕하세요! 나우로보틱스 블로그 지기, 나우지기 입니다! 로봇 모터는 로봇에 있어 에너지원이라고 할 수 있을만큼 로봇이 움직이고 동력을 얻는데 있어서 상당히 중요한 부분을 차지한답니다!

 

그런데 사실 로봇 모터에 대해서 그리 깊게 생각을 해본적은 없었던 것 같아요. 그냥 모터야 아무 모터 쓰면 되지 않을까 싶은 그런 막연한 생각들로 말이죠..ㅎㅎ 하지만 갈수록 다관절로봇, 관절로봇 형태들이 많아지고 있고 또한 로봇의 종류도 다양해지고 있는만큼 해당 제품에 맞는 로봇을 사용하는 것이 무엇보다 많이 중요해졌답니다!

 

 

그래서 오늘은 나우로보틱스가 관절로봇의 모터를 고르는 방법과 로봇 모터에 대한 다양한 이야기들이 담긴 외신번역 기사를 소개해 볼까 합니다! 관절로봇의 로봇 모터 어떻게 하면 현명하게 고를 수 있을까요? 지금부터 함께 살펴보시죠!

로봇모터

How to Select the best motoer a jointed arm robot

어떻게 하면 가장 좋은 관절로봇의 모터를 고를 수 있을까?

 

With their many parts and the need to be able to smoothly rotate all of their axes, jointed arm robots require the perfect actuator to power their specialized movement with the right type and amount of force. Robots with jointed arms are often tasked not only with mundane tasks, but also with performing human-like actions in dangerous or high-stakes environments, so the motor must be perfectly matched to these requirements. There is a seemingly endless selection of DC, stepper, and servo motor products on the market, each with their own advantages and drawbacks. Going into the selection process having answered a few key questions will vastly simplify the selection process.

 

(K) 로봇팔은 부품이 많이 필요하고 모든 축을 부드럽게 회전할 수 있어야 하기 때문에 적절한 힘의 양으로 특수화된 움직임에 동력을 공급할 수 있는 작동기가 필요하다. 팔이 달린 로봇은 일상적인 작업 뿐만 아니라 위험한 환경에서 작업자의 역할을 대신해야 하는 경우가 많기 때문에, 이러한 요구사항을 모두 반영할 수 있어야 한다. 시장에는 매우 다양한 DC, 스태퍼, 서보 모터 등의 제품이 있는데 각각 장단점이 있다. 몇 가지 주요 질문을 체크해 보고 부품을 선별하면 쉽게 제품을 선택할 수 있다.

 

 

There are several factors to consider when selecting a motor to power a robot with a robotic joint

(K) 관절에 동력을 공급하기 위해서는 모터를 고를 때 주의해야할 몇 가지 사항이 있다.

 

 

1. What type of robotic joints are used? There are five types of robotic joint: linear, orthogonal, rotational, twisting, and revolving. Does your application use the simpler linear and orthogonal joints, the more dynamic rotational, twisting, or revolving joints, or a mixture of both? This will determine the types of motions and the related nuances of their requirements.

 

(K) 어떤 종류의 관절을 사용하는가? 로봇 관절에는 선형, 직교, 회전, 비틀림, 회전 등 5가지의 종류가 있다. 비교적 간단한 선형 또는 직교를 사용하는지, 아니면 보다 회전이 많이 돌아가는 제품을 사용하는지, 아니면 두 조인트를 모두 사용하는지 등을 말하는데 이것은 움직임의 유형과 관련 요소를 결정짓게 한다.

 

 

2. How much noise is tolerable in the application? If your application will be used in a factory largely away from people, noise may not be an issue. But if it will be used alongside humans for more than a brief amount of time, you may favor a quieter motor.

 

(K) 애플리케이션에서 소음을 얼마나 견딜 수 있나? 만약 애플리케이션이 사람들과 멀리 떨어진 작업장에서 사용된다면 소음은 크게 문제되지 않을 것이다. 하지만 만약 짧은 시간 이상 사람과 함께 사용된다면, 소음이 적은 로봇 모터를 찾아야 할 것이다.

 

로봇모터

3. How much precision is required? When a robot is being used to move shelves in a warehouse, not much precision is required, whereas there is no room for error when one is filling prescriptions. Different motors provide precision in different ways, some with distinct disadvantages; it’s important to know which of these may be allowable for your product.

 

(K) 얼마나 높은 정밀도 요구되나? 로봇이 창고에서 선반을 옮길때는 그렇게 높은 정밀도가 요구되기진 않지만, 생산 공정에서는 오류가 발생할 가능성이 있다. 로봇 모터마다 정말도는 모두 다르며 어떤 것이 제품과 맞을지는 파악하는 것이 중요하다.

 

 

4. How much torque is necessary? Torque can be achieved at various speeds and with varying degrees of constancy. If you need high torque only at a particular speed, you may be able to sacrifice unnecessary torque capability for other motor features.

 

(K) 토크는 얼마나 필요한가? 토크는 속도와 항상성에 따라 달라진다. 특정 속도에서만 높은 토크가 필요한 경우 다른 모터 기능을 위해 불필요한 토크 용량이 낭비될 수 있다.

 

 

Now let’s review the three types of electric motors most often used to run applications on a typical jointed arm robot—DC, stepper, and servo—against these considerations.

 

(K) 이제 일반적인 관절로봇에서 애플리케이션을 실행하는데 많이 사용되는 세가지 유형의 전기 모터인(DC, 스태퍼, 서보)에 대한 고려해야할 사항들에 대해 알아본다.

로봇모터

 

DC motors come in brushed and brushless varieties. It is commonly thought that brushless DC motors have supplanted brushed ones, but brushed DC motors are still quite popular for some applications. A brushed DC motor is about 75%–80% efficient, achieves high torque at low speeds, and is simple to control, but creates quite a bit of noise due to the brushes used to rotate the machinery. On the other hand, a brushless DC motor is quieter, even more efficient, and can maintain continuous maximum torque, but is more difficult to control and can sometimes require a specialized regulator. Although DC motors usually provide low torque, they can achieve high speeds and are good for washing machines, fans, drills, and other machines that require constant circular motion.

 

(K) 직류모터는 브러시가 장착된 것과 달려있지 않은 것이있다. 브러시가 없는 직류 모터가 브러시가 있는 직류모터를 대체한다고 생각하지만, 브러시가 있는 직류 모터는 여전히 일부 응용 분야에서 매우 인기가 있다. 브러시 직류모터는 약 75~80%의 효율과 낮은 속도에서 높은 토크를 달성하며 제어가 간단하지만 기계 회전에 사용되는 브러시로 인해 소음이 상당하다. 반면 브러시가 없는 DC는 모터는 소음이 적고 효율적이며 최대 토크를 지속적으로 출력할 수 있지만, 제어가 어렵고 때로는 컨트롤러가 필요할 수 있다. 직류 모터는 보통 낮은 토크를 보이지만 빠른 속도를 낼 수 있고 세탁기, 선풍기, 드릴 등 원 형태로 움직이는 기계에 적합하다.

 

 

There is always the option of adding a gearbox to the system to create more torque for robotic applications utilizing a robotic joint mechanism. Keep in mind, the motor and gearbox should be designed to work together, so purchasing a motor with an integrated gearhead is a good idea in this case.

 

(K) 시스템에 기어박스를 추가해 관절 매커니즘을 이용하는 로봇 애플리케이션에 더 많은 토크를 생성하는 방법도 있다. 이 경우 모터와 기어박스가 함께 작동할 수 있도록 설계해야 하기 떄문에 기어헤드가 통합된 모터를 구매하는 것이 좋다.

로봇모터

Stepper motors can control precise movement, have maximum torque at low speeds, and are easy to control, making them popular in process automation and some other robotics. However, they come with several drawbacks: They are noisy and relatively inefficient, and they run hot since they continuously draw maximum current. Finally, since they have low top speeds, they are known to skip steps at high loads, which can be a critical flaw in some jointed arm applications. Despite these limitations, they have proven effective in medical imaging machines, 3D printers, and security cameras

(K) 스테퍼 모터는 저속에서 정밀한 움직임을 제어할 수 있고 최대 토크를 출력해낼 수 있으며 제어가 용이해 일부 로봇 공학 분야에서 수요가 높다. 하지만 몇 가지 단점이 있다. 소음이 심하고 타 모터들에 상대적으로 비효율적이며 최대 토크로 계속해서 출력해내기 때문에 열 과부하를 많이 받는다. 또한 최고 속도가 낮기 때문에 높은 부하에서 단계를 건너뛰는데 이는 일부 애플리케이션에서 치명적인 결함이 될 수도 있다. 이 모터는 주로 의료 영상기계, 3D 프린터, 보안카메라 들에 잘맞는다.

로봇모터

Servo motors provide extremely precise movement, thanks to a feedback loop that senses and corrects discrepancies between actual and target speed. They can provide high torque at high speeds, and can even handle dynamic load changes. Additionally, servo motors are lightweight and efficient. Downsides of using servo motors include their possibility for jitter as they respond to feedback and their requirement for sophisticated control logic. Despite these drawbacks, the precision offered by servo motors often make them a good option for a jointed arm robot, the sophisticated movement of which is designed to match that of humans!

 

(K) 서보모터는 실제와 목표치 속도의 불일치를 감지하고 이를 조정하면서 정밀한 움직이기 때문에 고속에서 높은 토크를 제공할 수 있으며 동적 부하도 처리가 가능하다. 가볍고 효율적인 것도 장점이다. 반면 서보모터를 사용하면서 생기는 단점은 정교한 제어 논리를 위해 피드백 하는 과정 중 지터(약간의 떨림)가 발생할 수 있다. 이런 단점에도 불구하고 서보 모터의 정밀도는 종종 로봇 관절에 좋은 옵션을 만들어 내며 인간처럼 정교한 움직임을 보여준다!

 

 

Your jointed arm robot may perform sensitive tasks and come with high expectations, so you need a motor that not only powers your system but makes your robot maximally appropriate for the environment in which it operates. When selecting a motor, making sure you know exactly what you’re trying to achieve and ranking your priorities will help you make smart functionality tradeoffs for optimal performance and suitability.

 

(K) 관절로봇은 민감한 작업을 수행할 수 있어 높은 기대를 받고 있기 때문에, 시스템에 전원을 공급할 뿐만 아니라 로봇이 작동하는 환경에 최대한 적합하게 만들어주는 모터가 반드시 필요하다. 모터를 선택할 때는 목표를 정확히 알고 우선순위에 따라 고르는 것이 최적의 성능과 적합성을 갖춘 제품을 고르는데 도움이 될 것이다.

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