목차
- BONSYSTEMS · CYCLOIDAL TECHNOLOGY
- NO 78. 디지털 트윈과 로봇 개발 패러다임 변화
- 디지털 트윈(Digital Twin)이란 무엇인가
- 로봇 개발에서 디지털 트윈 로봇의 활용
- 휴머노이드와 산업용 로봇에서의 활용
- 본시스템즈 구동 솔루션
- 자주 묻는 질문 (FAQ)
디지털 트윈은 실제 장비나 공간을 가상 환경에 구현하는 기술을 의미합니다. 로봇 분야에서는 실제 로봇의 구조와 움직임, 작업 환경 등을 가상 공간에 표현하여 개발과 운용 과정에서 참고하는 방식으로 활용되고 있습니다.
로봇은 기구 구조와 구동부, 센서, 제어 장치 등 여러 요소가 함께 작동하는 시스템입니다. 실제 장비만으로 모든 조건을 확인하려면 제작과 수정이 반복될 수 있기 때문에, 개발 초기부터 가상 환경을 함께 활용하려는 방식이 관심을 받고 있습니다.
이번 글에서는 디지털 트윈의 기본 개념과 로봇 개발 과정에서의 활용 방향에 대해 간단하게 알아보겠습니다.
디지털 트윈(Digital Twin)이란 무엇인가
핵심 요약 — 디지털 트윈은 실제 장비나 환경을 가상 공간에 표현하고, 두 환경의 정보를 함께 확인하는 방식입니다.
Digital Twin은 실제 존재하는 장비나 시설, 작업 환경 등을 가상 공간에 유사하게 구현하는 개념입니다. 단순히 외형만 만드는 것이 아니라 장비의 구조와 움직임, 배치 상태 등 개발과 운용에 필요한 정보를 가상 환경에서 함께 살펴볼 수 있도록 구성합니다.
로봇 분야에서는 실제 로봇과 유사한 형태의 가상 모델을 만들고, 관절이 움직이는 범위나 주변 장비와의 간격, 작업 과정 등을 확인하는 데 활용할 수 있습니다. 실제 장비를 제작하기 전에 가상 환경에서 여러 조건을 살펴볼 수 있다는 점에서 일반적인 설계 도면보다 넓은 범위의 정보를 확인할 수 있습니다.
다만 디지털 트윈의 구성 방식과 활용 범위는 로봇의 종류와 개발 목적에 따라 달라질 수 있습니다. 모든 로봇에 동일한 형태로 적용되는 기술이라기보다, 필요한 정보와 확인하려는 조건에 맞춰 구성하는 개발 환경 중 하나라고 할 수 있습니다.
로봇 개발에서 디지털 트윈 로봇의 활용
핵심 요약 — 가상 환경을 함께 활용하면 로봇을 실제로 제작하기 전에도 구조와 움직임을 미리 살펴볼 수 있습니다.
로봇 개발 과정에서는 설계한 내용을 바탕으로 시제품을 제작하고, 실제 동작을 확인한 뒤 필요한 부분을 수정하는 과정이 필요합니다. 디지털 트윈 로봇 개발 환경을 활용하면 이 과정에 가상 검토 단계를 추가할 수 있습니다.
예를 들어 로봇 관절의 움직임이 주변 구조물과 간섭하지 않는지, 작업 공간 안에서 필요한 위치까지 도달할 수 있는지 등을 가상 모델을 통해 미리 살펴볼 수 있습니다. 여러 대의 로봇이나 자동화 장비를 배치하는 경우에도 장비 사이의 위치와 이동 경로를 확인하는 데 활용할 수 있습니다.
가상 환경에서 확인한 결과가 실제 제작 결과와 항상 동일하다고 보기는 어렵습니다. 실제 장비에는 조립 상태와 부품 특성, 바닥 상태, 작업 대상의 변화 등 다양한 조건이 영향을 주기 때문입니다. 따라서 Digital Twin은 실제 시험을 완전히 대신하기보다는, 개발 과정에서 검토할 내용을 정리하고 설계 방향을 살펴보는 수단으로 이해하는 것이 적절합니다.
휴머노이드와 산업용 로봇에서의 활용
핵심 요약 — 관절과 장비 구성이 복잡한 로봇일수록 가상 환경에서 구조와 움직임을 함께 살펴보는 방식이 유용할 수 있습니다.
휴머노이드 로봇은 팔과 다리, 몸체에 여러 관절이 배치되며 각 관절이 서로 연계되어 움직입니다. 여러 관절이 함께 움직이는 구조에서는 한 관절의 움직임이 다른 부위의 자세와 동작에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 개발 과정에서는 개별 관절뿐 아니라 로봇 전체의 움직임을 함께 고려해야합니다.
디지털 트윈 로봇 개발 환경에서는 가상 데이터를 이용해 관절의 움직임과 자세 변화를 확인하고, 주변 공간이나 작업 대상과의 위치 관계를 살펴볼 수 있습니다. 실제 로봇을 제작하기 전에는 구조를 검토하는 데 활용할 수 있고, 제작 이후에는 실제 동작과 가상 모델의 차이를 확인하는 참고 자료로 사용할 수 있습니다.
산업용 로봇과 자동화 설비에서도 비슷한 방식으로 활용할 수 있습니다. 로봇의 작업 범위와 설비 배치, 작업 대상의 이동 경로 등을 가상 환경에서 함께 살펴보면 전체 자동화 구성을 이해하기가 쉬워집니다.
특히 여러 장비가 하나의 작업 과정에 참여하는 현장에서는 개별 로봇의 동작뿐 아니라 장비 사이의 순서와 위치 관계도 중요합니다. 디지털 트윈 로봇은 이러한 전체 구성을 한 공간에서 살펴보기 위한 방법으로 활용될 수 있습니다.
본시스템즈 구동 솔루션
핵심 요약 — 본시스템즈의 BCSA는 가상 환경에서 설계한 로봇의 움직임을 실제 관절 동작으로 구현하는 데 필요한 로봇 액추에이터입니다.
디지털 트윈을 통해 로봇의 구조와 움직임을 검토했다면, 다음 단계에서는 이를 실제 하드웨어로 구현할 수 있는 구동 구조가 필요합니다. 특히 여러 관절이 적용되는 로봇은 각 관절의 크기와 가동 범위, 요구되는 힘, 내부 공간을 고려해 적합한 로봇 액추에이터를 구성해야 합니다.
로봇 액추에이터는 제어 신호를 실제 관절의 회전과 힘으로 변환하는 핵심 구동부입니다. 가상 환경에서 설정한 움직임을 실제 로봇이 구현하려면 관절의 구조와 구동 조건에 적합한 액추에이터가 적용되어야 합니다.
본시스템즈의 BCSA는 사이클로이드 감속 기술을 기반으로 얇고 컴팩트하게 설계된 로봇 액추에이터입니다. 로봇 관절 내부에는 액추에이터뿐 아니라 센서, 배선, 제어 부품 등이 함께 배치되므로 액추에이터의 두께와 외형은 전체 관절 구조와 공간 활용도를 결정하는 중요한 요소입니다.
BCSA는 제한된 관절 공간에서도 효율적인 구동 구조를 구성할 수 있도록 지원하며, 다양한 형태의 로봇 관절 설계에 적용할 수 있습니다. 이를 통해 가상 환경에서 검토한 로봇의 움직임을 실제 하드웨어로 구현하는 과정에서 안정적인 구동 기반을 제공합니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1. 디지털 트윈이란 무엇인가요?
A. 실제 장비나 환경을 가상 공간에 구현하고, 두 환경의 정보를 함께 살펴보는 기술 개념입니다. 로봇 분야에서는 구조와 움직임, 장비 배치 등을 가상 모델로 표현하는 데 활용할 수 있습니다.
Q2. 디지털 트윈을 활용하면 실제 로봇 시험이 필요 없나요?
A. 가상 환경만으로 실제 로봇의 모든 조건을 확인하기는 어렵습니다. Digital Twin은 실제 시험을 대체하기보다, 제작 전에 구조와 움직임을 살펴보고 시험할 내용을 정리하는 데 활용할 수 있습니다.
Q3. 로봇 액추에이터는 어떤 역할을 하나요?
A. 제어 신호를 실제 관절의 움직임과 힘으로 바꾸는 구동부입니다. 모터와 감속기 등을 결합해 로봇 팔과 다리, 자동화 장비의 관절을 움직이는 역할을 합니다.
Q4. 휴머노이드 로봇 개발 과정에서 디지털 트윈은 어떻게 활용할 수 있나요?
A. 휴머노이드는 여러 관절이 서로 연계되어 움직이기 때문에 개별 관절뿐 아니라 로봇 전체의 자세와 동작을 함께 살펴볼 필요가 있습니다. 가상 환경에서는 관절의 움직임과 주변 공간의 관계를 제작 전에 검토하는 데 활용할 수 있습니다.
참고 출처
[1] 본시스템즈 공식 홈페이지 — https://www.bonsystems.com
[2] International Federation of Robotics(IFR) — https://ifr.org
[3] 한국로봇산업진흥원(KIRIA) — https://www.kiria.org
[4] 한국로봇융합연구원(KIRO) — https://www.kiro.re.kr
본시스템즈 (Bonsystems)
Pinless 사이클로이드 감속기 · 액추에이터 전문 기업
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