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˹ 노동에서 자유로운 세상을 위한 로봇 개발 프로젝트˼
과거에는 대기업이나 연구기관 중심으로 진행되던 프로젝트가 이제는 스타트업까지 확산되며, 로봇 산업의 저변이 넓어지고 있습니다.
AI의 발전으로 S/W에 대한 관심과 접근성이 높아지고 오픈소스 기반 제어 기술이 확산되면서 로봇 개발 시도를 해볼 수 있는 다양한 환경이 마련되었기 때문입니다. 또한 산업별로 나타나는 문제들을 해결하기 위한 기술들이 등장하면서 로봇 기술이 보다 다양한 영역으로 확장되고 있습니다.
하지만 로봇 개발은 아이디어와 소프트웨어만으로 완성되는 것이 아닙니다. 실제 환경에서 작동하는 제품으로 구현되기 위해서는 물리적 구조와 구동 시스템이 반드시 함께 설계되어야 합니다. 게다가 사람의 작업을 대체하는 제품이라면 안정적인 움직임과 반복 구동 환경을 견딜 수 있는 구조 설계는 필수적입니다.
실제로 소프트웨어 기술을 기반으로 로봇 개발을 시작한 기업들은 이 단계에서 가장 많은 시행착오를 겪습니다. 알고리즘과 제어 기술은 준비되어 있지만, 이를 실제로 구현하고 검증할 수 있는 하드웨어 인프라와 구동 설계 역량이 부족하기 때문입니다.
이번 글에서는 실제 고객사와 함께 진행한 사례를 통해, 본시스템즈의 로봇 개발 서비스가 어떻게 아이디어를 현실의 제품으로 완성하는지 소개해드리겠습니다.
어떤 기업과 함께했나요?
이번 로봇 개발 프로젝트는 “사람들이 노동에서 해방될 수 있는 세상”을 비전으로 로봇을 연구하고 있는 COCELO(이하 코셀로 및 고객사)와 함께 진행하였습니다. 코셀로는 포스텍 전산제어공학연구소 출신 연구원들이 모여 설립한 기업으로, 로봇 제어 및 소프트웨어 시스템 기술 역량을 갖춘 팀입니다.
로봇 개발 초기 단계에서 코셀로는 시중에서 구매할 수 있는 범용 액추에이터를 적용해 로봇을 개발했습니다. 많은 팀들이 빠르게 시제품을 제작하고 기본적인 움직임을 검증하기 위해 이러한 방식으로 개발을 시작합니다.
범용 액추에이터를 적용한 초기 개발품을 통해 다양한 테스트를 시도했으나, 하드웨어가 필요한 토크를 충분히 출력하지 못하거나 반복 구동 시 안정성이 떨어지는 문제가 발생하였습니다. 그 결과, 소프트웨어의 성능을 충분히 검증하기에도 어려움이 따르기 시작했습니다.
고객사는 해당 문제를 해결하기 위해 범용 제품이 아니라, 목표 구동 조건에 맞춘 액추에이터가 필요하다고 생각하였습니다. 이후 다양한 옵션을 검토하던 중 본시스템즈의 사이클로이드 치형 기반 액추에이터 BCSA V4를 접하게 되었고, 적용 가능 여부에 대해 문의를 주셨습니다.
먼저 저희는 고객사의 프로토타입 2륜 2족, 4륜 4족(사족 보행 로봇)에 본시스템즈 액추에이터를 적용할 수 있는지, 적용 시 어떤 성능을 기대할 수 있는지부터 검토했습니다.
검토 결과, 액추에이터만 교체하는 방식으로는 원하는 성능을 안정적으로 구현하기 어렵다는 점이 확인되었습니다. 액추에이터에 따라 관절 구조나 외부 프레임도 함께 조정이 필요했고, 반복 구동을 고려한 내구 조건까지 포함해 전체 구조를 다시 설계하는 방향이 적절하다고 판단했습니다.
이에 저희는 액추에이터부터 로봇 설계까지 함께 다시 진행하는 방향을 제안했습니다. 고객사 역시 이 방향에 공감하셨고, 소프트웨어를 테스트할 수 있는 로봇을 완성하기 위한 프로젝트를 본격적으로 시작하게 되었습니다.
왜 본시스템즈의 로봇 H/W 제조 서비스가 필요할까요?
앞서 잠깐 말씀드렸듯이, 로봇 개발은 구동부 설계 단계에서 전체 개발의 방향이 결정되는 경우가 많습니다. 구동 조건이 결정되면 관절 배치와 프레임 구조가 그에 맞춰 설계되기 때문입니다.
특히 휴머노이드와 사족 보행 로봇과 같이 다관절 구조를 가진 경우는 관절마다 필요한 힘이 다르고 하중이 전달되는 방식도 달라집니다. 반복 구동 환경과 내구성, 조립성과 유지보수 편의성까지 함께 고려해야 하므로, 초기 구동 설계 단계의 판단이 전체 개발 방향에 직접적인 영향을 미칩니다.
[Bonsystems Global Youtube Channel | Why do humanoid robot companies develop cycloidal reducer technology in-house?]
저희는 사이클로이드 감속 기술을 바탕으로 액추에이터를 직접 설계하고 제작해온 팀입니다. 구동부 설계를 출발점으로 로봇 전체 하드웨어 설계까지 확장해온 경험을 보유하고 있으며, 관절 구조와 프레임을 함께 고려한 설계가 가능합니다. 또한 국내·외 제조 인프라를 통해 시제품 제작은 물론, 반복 제작과 소량 생산까지 대응할 수 있는 기반을 갖추고 있습니다.
로봇 개발은 설계와 제작, 수정과 재생산이 반복되는 과정입니다. 따라서 하드웨어를 이해하면서 실제 제작까지 이어갈 수 있는 파트너가 필요합니다. 본시스템즈의 로봇 H/W 개발 서비스는 이러한 개발 과정을 전제로 설계된 통합 서비스 모델입니다.
코셀로 로봇 프로젝트 개발 시작
이제 실제로 고객사와 함께한 프로젝트가 어떤 방식으로 진행됐는지 개발 과정을 단계별로 소개드리겠습니다.
고객사에서 목표로 한 제품은 다양한 지형 환경에서도 안정적으로 이동할 수 있는 구조를 갖춘 제품이었습니다. 실내 환경에 한정되지 않고 산업 현장 도입을 전제로 했기 때문에, 내구성과 기동성을 동시에 확보해야 했습니다. 이를 위해서는 먼저 구동 조건을 현실적으로 정의하고, 그에 맞는 구조 설계를 정리하는 과정이 중요합니다.
[그림. 코셀로 2륜 2족, 4륜 4족 로봇 디자인]
개발의 첫 단계는 로봇이 어떤 방식으로 움직일지를 먼저 구체적으로 그려보는 일이었습니다. 어떤 동작을 수행하게 될지, 그 과정에서 각 관절에 얼마나 힘이 걸릴지를 하나씩 따져보며 조건을 정리해 나갔습니다.
이 작업은 단순히 토크 값을 계산하는 것 뿐만 아니라, 반복 동작이 이어질 때 하중이 어느 부분에 집중되는지, 프레임이 그 힘을 어떻게 받아내는지까지 함께 검토해야 합니다.
더불어 이 과정에서는 외형 디자인도 함께 고려되어야 합니다. 로봇의 커버와 외장 부품은 단순히 보이는 부분이 아니라 실제 무게와 하중 조건에 영향을 주는 구조물이기 때문입니다. 로봇 개발 디자인 시안을 초기에 공유해야만 이후 구조를 다시 수정하는 상황을 줄일 수 있습니다.
다음으로는 구동 환경에 적절한 액추에이터를 선정합니다. 액추에이터가 결정되면 제품의 구조가 사실상 절반 이상 정해지기 때문에 가장 중요한 단계 중 하나라고 할 수 있습니다.
액추에이터 선정 이후에는 이를 중심으로 전체 구조 설계를 본격적으로 진행합니다. 액추에이터의 크기와 토크 특성, 장착 방식에 맞춰 프레임 구조를 다시 정의하고, 관절 배치 각도와 간섭 여부를 세밀하게 검토하게 됩니다.
[그림. 코셀로 2륜2족, 4륜4족 로봇 설계 도면]
또 구동부의 배선 경로, 전원 및 제어 보드의 위치, 열 배출 구조까지 함께 고려해 실제 운용 환경에서 문제가 발생하지 않도록 설계를 진행합니다. 산업 현장 적용을 목표로 하는 제품인 만큼, 반복 구동 시 발생할 수 있는 진동과 하중 누적, 외부 충격에 대한 내구성까지 설계 단계에서 충분히 검토합니다.
설계가 완료되면 확정된 도면을 기반으로 프레임과 기구 부품을 가공 및 제작한 후, 준비된 부품과 액추에이터를 조합하여 시제품 조립을 진행합니다. 이 과정에서는 가공된 부품의 조립 성과 함께 조립 난이도와 작업 시간, 유지보수 접근성까지 함께 점검해야 합니다.
[그림. 코셀로 2륜2족 로봇 조립 부품]
시제품 조립이 완료되면 구동 테스트를 통해 제품이 설계 의도대로 동작하는지 확인하고, 반복 동작 시 이상 진동이나 발열 등의 문제가 없는지 종합적으로 검증합니다. 테스트 과정에서 확인된 개선 사항은 다시 설계에 반영하고, 필요 시 구조 수정 및 재검증을 반복하며 완성도를 높여 나갑니다.
이와 같은 설계–제작–검증 과정을 거쳐, 실제 현장 환경에서도 안정적으로 구동될 수 있는 시스템으로 완성되게 됩니다.
감속 기술을 기반으로 완성되는 본시스템즈의 로봇 통합 솔루션
이번 프로젝트는 소프트웨어 기술 보유 기업이 개발 과정에서 마주하는 하드웨어 구현의 한계를 로봇 하드웨어 개발 전문 파트너와 함께 어떻게 해결할 수 있는지를 보여준 사례였습니다.
고객사는 이번 작업을 통해 소프트웨어를 탑재할 수 있는 하드웨어 플랫폼을 안정적으로 확보하면서, 보유하고 있으신 로봇 제어 기술의 실제 현장 적용 가능성을 검토할 수 있는 단계까지 개발을 진전시킬 수 있었습니다. 특히 저희 로봇 개발 서비스를 통해 구동 테스트와 구조 개선 과정을 거치며 제품의 완성도를 높였고, 이를 기반으로 대외 전시 및 기술 소개 등 다양한 활동도 이어가고 있습니다.
이번 사례에서 알 수 있듯이, 로봇 개발 과정에서 안정적으로 구동하는 하드웨어 플랫폼이 있다면 소프트웨어 기업은 기술 검증은 물론이며 서비스 고도화까지 보다 빠르고 체계적으로 진행할 수 있습니다. 이번 사례는 로봇 프로토 타입 제작을 넘어 사업화 단계에서도 로봇 하드웨어가 얼마나 큰 비중을 차지하는지를 보여주는 대표적인 프로젝트이기도 합니다.
[그림. 본시스템즈 로봇 제작 과정]
저희는 감속 기술을 기반으로 액추에이터 설계부터 구조 설계, 시제품 제작까지 이어지는 로봇 통합 솔루션을 제공하며, 아이디어가 실제로 움직이는 제품으로 완성될 수 있도록 개발 전 과정을 함께합니다.
로봇 개발을 시작하고 싶지만 하드웨어 설계와 제작에서 어려움을 겪고 있다면, 본시스템즈와 함께 가장 현실적인 방법으로 개발을 진행해보시길 바랍니다. 프로젝트 상담 문의는 웹사이트 견적문의를 통해 남겨주시면, 담당자 확인 후 신속히 답변드리도록 하겠습니다.
FAQ
Q. 로봇 하드웨어 서비스란 무엇인가요?
본시스템즈의 로봇 하드웨어 제작 서비스는 로봇이 실제로 안정적으로 움직일 수 있도록 물리적 구조를 설계하고 제작하는 전 과정을 지원하는 서비스입니다. 로봇의 구동 조건에 맞는 액추에이터 선정부터 관절 구조와 프레임 설계, 시제품 제작 및 구동 테스트까지 함께 진행합니다.
Q. 로봇 개발을 문의할 때 가장 먼저 준비해야 할 자료는 무엇인가요?
로봇의 목표 동작 시나리오와 사용 환경, 예상 하중 조건, 구동 방식에 대한 기본 정보가 필요합니다. 기존 설계 도면이나 3D 모델, 고려 중인 액추에이터 사양이 있다면 함께 공유해주시는 것이 좋습니다.
또, 디자인 시안이나 외형 콘셉트가 정리되어 있다면 초기 단계에서 함께 검토함으로써 구조 수정으로 인한 반복 작업을 줄일 수 있습니다. 자료가 완벽하게 준비되지 않았더라도 현재까지 정리된 내용을 공유해주시면 이를 기반으로 개발 방향을 설정하고 필요한 범위를 함께 정의해나갈 수 있습니다.
Q. 로봇 개발 기간은 어느 정도로 예상하면 되나요?
개발 기간은 로봇의 구조 복잡도와 요구 성능, 기존 설계 보유 여부에 따라 달라집니다. 목표로 하는 구동 성능과 적용 환경에 따라 기술적 검토와 개발 가능성 판단이 선행되어야 하며, 실제 운용 조건을 만족하기 위해서는 프로토타입 제작과 반복 검증 과정이 필요합니다. 기획 단계에서 목표 사양과 적용 환경이 구체적으로 정리되어 있을수록 개발 일정이 비교적 명확해질 수 있으며, 개발 진행 시에 단계별 일정 계획을 간단히 안내해드립니다.
Q. 액추에이터 사양은 어떤 기준으로 결정되나요?
목표 동작, 관절별 하중 조건, 동작 속도, 반복 사용 환경 등을 종합적으로 검토한 뒤 결정합니다. 예를 들어 높은 토크 출력과 강한 하중 대응이 필요한 경우에는 당사의 BCSA V4 RO 타입을 적용할 수 있으며, 상대적으로 경량 구조와 빠른 동작이 요구되는 경우에는 BCSA V4 RI 타입을 권장드립니다. 최종 사양은 구조 설계와의 정합성을 기준으로 확정됩니다.
[참고문헌]
- 소프트웨어 정책 연구소 ˹오픈소스 생태계 성장과 전문기업의 확산˼
- 삼성 뉴스룸 ˹소프트웨어도 맞들면 낫다? 갈수록 힘 얻는 ‘오픈소스’ 이야기˼