Data Center

서비스 로봇 시장의 확장

서비스 로봇은 사람의 생활과 업무를 지원하기 위해 다양한 공간에서 활용되는 로봇입니다. 물건을 운반하거나 고객을 안내하는 비교적 익숙한 형태부터 재활 운동을 보조하고, 가정에서 일상적인 작업을 지원하는 로봇까지 활용 범위가 점차 넓어지고 있습니다.

이와 함께 로봇이 수행하는 작업도 달라지고 있습니다. 정해진 경로를 이동하는 기능을 넘어 물체를 잡고 옮기거나 사람의 움직임을 보조하는 역할까지 맡게 되면서, 이동 장치뿐 아니라 팔과 다리, 승강 구조와 같은 여러 구동부가 필요해지고 있습니다.

사람이 사용하는 공간에서 다양한 작업을 수행하려면 로봇의 외형은 컴팩트하게 구성하면서도 각 관절에는 충분한 힘을 전달해야 합니다. 서비스 로봇 시장의 확대는 완성 로봇의 종류를 늘리는 데 그치지 않고, 감속기와 액추에이터를 비롯한 구동 부품의 구조와 설계 방향에도 변화를 가져오고 있습니다.

서비스 로봇의 활용 범위 확대

핵심 요약 — 서비스용 로봇은 안내와 운반 중심의 역할에서 벗어나 사람의 움직임과 작업을 보다 가까이에서 지원하는 방향으로 활용 범위가 넓어지고 있습니다.

서비스용 로봇은 산업 현장의 고정된 생산 라인보다 사람이 생활하거나 업무를 수행하는 공간에서 주로 사용됩니다. 매장에서 고객에게 정보를 제공하는 안내 로봇이나 호텔과 식당에서 물품을 운반하는 로봇이 대표적인 사례입니다.

최근에는 이동 기능에 로봇 팔이나 승강 구조를 결합해 직접 물체를 다루는 형태도 개발되고 있습니다. 의료·재활 분야에서는 사용자의 팔과 다리 움직임을 보조하는 로봇이 활용되고 있으며, 가정에서는 물건을 옮기거나 일상적인 작업을 지원하는 로봇이 검토되고 있습니다.

이처럼 서비스 로봇의 역할이 넓어지면서 단순히 정해진 경로를 이동하는 기능만으로는 다양한 작업에 대응하기 어려워지고 있습니다. 주변 환경에 맞춰 자세를 바꾸고, 물체의 위치에 따라 관절을 움직이며, 사람과 가까운 거리에서도 안정적으로 작동할 수 있는 구조가 함께 요구됩니다.

사람과 가까운 공간에서 사용하는 로봇

핵심 요약 — 서비스용 로봇은 사람이 사용하는 공간에서 작동하므로 외형 크기와 움직임, 소음, 구동부 배치 등을 함께 고려해야 합니다.

공장 안에 설치되는 대형 장비는 작업 공간을 장비에 맞춰 구성할 수 있습니다. 그러나 서비스 로봇은 복도와 객실, 매장, 병원처럼 이미 사람이 사용하고 있는 공간에서 움직여야 합니다.

따라서 로봇의 외형이 지나치게 크거나 관절이 두꺼우면 좁은 통로를 이동하거나 사람 주변에서 작업하기 어려울 수 있습니다. 여러 관절과 센서, 배선, 제어 장치를 제한된 내부 공간에 배치해야 하므로 구동부의 크기와 형태가 로봇 전체 설계에 영향을 줍니다.

특히 로봇 팔이나 인간형 구조가 적용되면 어깨와 팔꿈치, 손목처럼 여러 관절이 가까운 위치에 배치됩니다. 각각의 관절이 두꺼워지면 팔 전체의 부피와 무게가 함께 증가하고, 이를 움직이기 위해 더 큰 힘이 필요할 수 있습니다. 구동부를 얇고 컴팩트하게 구성하는 것은 로봇의 외형뿐 아니라 전체 하중을 줄이는 설계와도 관련됩니다.

사람과 가까운 거리에서 사용하는 만큼 움직임이 갑작스럽거나 불안정하지 않도록 설계하는 것도 중요합니다. 로봇의 동작 속도와 경로뿐 아니라 관절에서 발생하는 소음과 진동, 외부 힘이 전달됐을 때의 반응도 함께 살펴봐야 합니다.

서비스 로봇이 수행하는 작업의 변화

핵심 요약 — 서비스 로봇이 물체를 직접 들고 옮기는 작업까지 수행하면서 관절의 힘과 구동 안정성이 더욱 중요해지고 있습니다.

초기의 서비스용 로봇은 안내 화면을 제공하거나 물품을 싣고 정해진 장소까지 이동하는 역할이 중심이었습니다. 이러한 로봇은 바퀴를 이용한 이동 기능과 주변 환경을 인식하는 센서 구성이 주요 설계 요소였습니다.

로봇 팔이 결합된 모바일 매니퓰레이터나 인간형 서비스 로봇은 이동한 뒤 물체를 잡고, 들어 올리고, 원하는 위치에 내려놓는 작업까지 수행합니다. 하나의 물체를 옮기기 위해서도 어깨와 팔꿈치, 손목에 해당하는 여러 관절이 함께 움직여야 합니다.

관절 수가 늘어나면 각 관절에 적용되는 모터와 감속기, 센서, 배선도 함께 증가합니다. 이때 구동부가 크고 무거워지면 로봇 팔의 부피가 커지고, 관절을 움직이는 데 필요한 힘도 증가할 수 있습니다. 따라서 제한된 공간 안에서 필요한 힘을 전달할 수 있도록 구동부를 구성하는 것이 중요합니다.

서비스용 로봇은 한 번의 동작만 수행하는 것이 아니라 이동과 정지, 물체 조작을 반복합니다. 작업 중에는 물체의 무게와 팔의 위치에 따라 관절에 전달되는 하중이 달라지며, 이동 중 발생하는 진동이나 충격도 구동부에 전달될 수 있습니다. 이 때문에 순간적인 출력뿐 아니라 반복 운전 과정에서 힘을 안정적으로 전달할 수 있는 구조가 필요합니다.

서비스 로봇과 감속기·액추에이터

핵심 요약 — 감속기와 액추에이터는 모터의 회전을 로봇 관절과 이동 장치에 필요한 힘으로 바꾸는 구동부의 핵심 구성 요소입니다.

모터는 빠르게 회전할 수 있지만, 로봇이 물체를 들거나 관절을 움직이는 데 필요한 힘을 그대로 만들기에는 한계가 있습니다. 감속기는 모터의 회전 속도를 낮추는 대신 로봇이 작업을 수행하는 데 필요한 힘을 전달하는 역할을 합니다.

액추에이터는 모터와 감속기 등 구동에 필요한 구성 요소를 결합한 장치입니다. 로봇 관절에 액추에이터를 적용하면 각각의 부품을 별도로 배치하고 조립하는 부담을 줄이고, 관절 구조에 맞춰 구동부를 구성할 수 있습니다.

서비스 로봇은 제한된 공간 안에 여러 부품을 배치해야 하는 경우가 많습니다. 따라서 감속기와 액추에이터를 선택할 때는 출력 성능뿐 아니라 외형 크기와 두께, 무게, 배선 경로, 장시간 운전 조건을 함께 검토해야 합니다.

특히 여러 관절을 사용하는 로봇에서는 각각의 구동부가 전체 로봇의 크기와 무게에 영향을 줍니다. 필요한 힘을 확보하기 위해 구동부의 크기만 키우면 관절 주변의 프레임과 외장 구조도 함께 커질 수 있습니다. 반대로 크기만 줄이고 충분한 힘을 확보하지 못하면 작업 범위와 적재 능력이 제한될 수 있습니다.

따라서 서비스 로봇의 구동부는 제한된 공간에 배치할 수 있는 외형과 작업에 필요한 힘을 함께 고려해야 합니다. 여기에 반복되는 하중을 견딜 수 있는 구조와 센서·배선을 배치할 수 있는 내부 공간도 중요한 검토 요소가 됩니다.

본시스템즈는 로봇의 관절과 이동 장치처럼 제한된 공간에서 힘을 전달해야 하는 구동부에 적용할 수 있도록 BSR 사이클로이드 감속기와 BCSA 액추에이터를 개발하고 있습니다.

BSR은 사이클로이드 감속 구조를 기반으로 한 감속기 라인업입니다. 모터의 빠른 회전을 로봇 관절과 구동 장치에 필요한 힘으로 바꾸며, 면접촉을 통해 작동 중 발생하는 하중을 분산하는 구조를 적용하고 있습니다. 물체를 반복적으로 들고 내리거나 이동과 정지를 반복하는 서비스용 로봇에서는 관절과 구동축에 하중이 지속적으로 전달되므로, 힘을 안정적으로 전달할 수 있는 감속 구조가 중요합니다.

BSR은 감속기를 중심으로 모터와 센서, 하우징을 별도로 설계해야 하는 로봇에 적용할 수 있습니다. 개발자가 로봇의 관절 크기와 구조에 맞춰 구동부를 구성할 수 있어, 전용 관절이나 특수한 외형을 설계하는 과정에서 검토할 수 있습니다. 중공 구조를 활용하면 관절 중심부로 케이블이나 배선을 통과시키는 설계에도 대응할 수 있어, 외부로 노출되는 배선을 줄이고 관절 주변을 보다 간결하게 구성하는 데 유리합니다.

BCSA는 프레임리스 모터와 사이클로이드 감속기를 얇고 컴팩트한 구조로 결합한 액추에이터입니다. 서비스 로봇의 팔과 다리는 구동부 외에도 엔코더와 센서, 제어 장치, 배선 등을 함께 수용해야 합니다. BCSA의 박형 구조는 관절의 앞뒤 두께를 줄이는 데 활용할 수 있으며, 이를 통해 로봇 팔과 다리의 외형을 보다 슬림하게 구성할 수 있습니다. 관절이 얇아지면 인접한 부품과의 간섭을 줄이고 로봇의 동작 범위를 확보하는 설계에도 유리합니다.

본시스템즈는 기존 핀 구성에서 필요했던 일부 결합 요소를 줄인 Pinless 사이클로이드 기술도 개발하고 있습니다. Pinless 구조는 감속기 내부의 부품 구성을 보다 단순하게 만드는 설계 방향입니다. 부품 구성이 단순해지면 제한된 공간 안에서 감속기와 액추에이터를 구성하기가 쉬워지고, 조립 과정에서 발생하는 구조적 부담을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

Pinless 구조는 부품 수와 조립 공정을 줄이는 방향으로 설계할 수 있다는 점에서 여러 관절이 반복적으로 적용되는 서비스용 로봇과도 관련이 있습니다. 서비스 로봇 한 대에는 팔과 다리, 손목, 승강 장치 등 여러 구동부가 적용될 수 있으므로, 각 관절의 구조를 단순하게 구성하는 것은 전체 조립과 생산 방식을 설계하는 과정에서도 중요한 요소가 됩니다.

BSR과 BCSA는 적용 방식에서도 차이가 있습니다. 로봇의 구조에 맞춰 모터와 하우징을 직접 구성해야 한다면 BSR을 중심으로 구동부를 설계할 수 있으며, 모터와 감속기가 결합된 형태로 관절 개발 부담을 줄이고자 한다면 BCSA를 검토할 수 있습니다. 제품을 선택할 때는 필요한 토크와 관절 크기, 배선 구성, 운전 환경을 기준으로 적합한 구성을 살펴봐야 합니다.

서비스 로봇의 역할이 운반과 안내에서 물체 조작과 동작 보조까지 넓어질수록 로봇 내부에는 더 많은 관절과 구동부가 필요해집니다. 이에 따라 필요한 힘을 안정적으로 전달하면서도 로봇의 외형을 컴팩트하게 구성할 수 있는 감속기와 액추에이터의 중요성도 커지고 있습니다.

본시스템즈는 로봇의 구조와 작업 조건에 맞춰 BSR 감속기와 BCSA 액추에이터를 적용할 수 있는 구동부 구성을 검토하며, 초기 관절 설계 단계부터 필요한 크기와 힘, 설치 방식을 함께 살펴볼 수 있는 로봇 구동 솔루션을 제공하고 있습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 서비스 로봇이란 무엇인가요?

A. 사람의 생활이나 업무를 지원하기 위해 사용되는 로봇을 말합니다. 안내, 운반, 청소, 재활 보조, 물체 조작 등 로봇의 형태와 역할에 따라 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.

Q2. 서비스용 로봇은 주로 어디에서 사용되나요?

A. 병원과 재활 시설, 호텔, 식당, 매장, 물류 공간, 가정 등 사람이 생활하거나 업무를 수행하는 장소에서 활용됩니다. 사용 장소에 따라 로봇의 크기와 이동 방식, 필요한 기능도 달라집니다.

Q3. 서비스 제공 로봇의 활용 범위가 넓어지는 이유는 무엇인가요?

A. 반복적인 운반과 안내 업무의 자동화 수요가 이어지고 있으며, 인공지능과 센서 기술이 발전하면서 로봇이 수행할 수 있는 작업도 다양해지고 있습니다. 최근에는 이동뿐 아니라 물체를 직접 다루는 작업까지 활용 범위가 넓어지고 있습니다.

Q4. 서비스를 제공하는 로봇의 구동부는 왜 컴팩트해야 하나요?

A. 사람이 사용하는 복도와 매장, 객실 같은 공간에서 움직여야 합니다. 구동부를 작게 구성하면 로봇의 외형을 줄이고, 관절 안에 센서와 배선을 배치할 수 있는 공간도 확보하기 쉬워집니다.

Q5. 본시스템즈 제품은 서비스용 로봇의 어떤 부분에 적용할 수 있나요?

A. BSR 감속기와 BCSA 액추에이터는 서비스 로봇의 팔과 다리 관절, 이동 장치, 승강 구조 등 힘을 전달해야 하는 구동부에 적용을 검토할 수 있습니다. 실제 적용 시에는 로봇의 구조와 필요한 힘, 설치 공간을 기준으로 제품 구성을 살펴봐야 합니다.

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

🔗 산업 인사이트 → www.bonsystems.com

태그: 서비스 로봇, 시장 확장, 부품 수요, 응용