내부 사례 연구: 휴머노이드 로봇을 위한 안전한 유도 낙하

인간형 로봇을 어떻게 안전하게 만들 수 있을까요?

단순히 안전한 정지 기능만으로는 부족합니다. 휴머노이드 로봇이 동력, 통신 또는 균형을 잃게 되면 추락을 피할 수 없는 상태에 빠질 수 있는데, ‘Safe Torque Off’ 기능은 두 발로 서 있는 상태에서는 작동하지 않습니다. 기존의 안전 기능은 바닥에 단단히 고정된 6축 또는 7축 산업용 로봇을 위해 개발되었습니다. 반면 휴머노이드 로봇은 30축 이상을 갖추고 있으며 공간 내에서 자유롭게 서 있습니다. 지금까지도 단순히 적용할 수 있는 표준 안전 아키텍처는 존재하지 않습니다.

저희 비디오 시리즈 “Insider Case Study”의 새로운 에피소드에서는 실제 고객 프로젝트를 바탕으로, 휴머노이드 제조업체를 위해 바로 이 문제를 어떻게 해결했는지 보여드립니다.

배경

고객사의 로봇 플랫폼은 이미 완성된 상태였고, 구동 장치도 확정된 상태였습니다. 우리의 임무는 다축 세이프 모션 시스템을 통합하고 이를 세이프 휴먼 감지 시스템과 연동하는 것이었습니다. 여기에는 운동학 계산, 안전 구역 계산, 시스템 수준의 감쇠 특성 분석이 포함되었습니다. 게다가 휴머노이드 산업에서 흔히 볼 수 있는 극도로 촉박한 일정 속에서 이 모든 작업을 수행해야 했습니다.

해결책: STA1의 포지트론

저희는 POSITRON Safety AI 를 당사의 ARM 기반 안전 컨트롤러인 POSITRON STA1(SIL3 / PLe 인증 획득)에 통합했습니다. 여기에 최대 30축까지 지원하는 다축 안전 레이어를 구현했습니다. 단순히 Safe Torque Off에만 의존하는 대신, 이 솔루션은 구동 레벨의 Safe Active Damping을 기반으로 하여 시스템 레벨에서 Safe Guided Falling을 가능하게 합니다. 즉, 피할 수 없는 낙하를 제어되고 안전한 움직임으로 전환합니다. 하드웨어는 당사의 표준 컴퓨트 유닛을 기반으로 하며, 고객의 폼 팩터와 커넥터 사양에 맞춰 조정되었습니다.

결과

실제 문제를 해결하기 위해 설계된 휴머노이드 안전 제어기입니다. 단순히 움직임을 멈추는 것뿐만 아니라, 멈출 수 없는 상황이 발생했을 때 어떤 조치가 취해지는지가 핵심입니다.

자주 묻는 질문

왜 휴머노이드 로봇의 경우 ‘세이프 토크 오프(Safe Torque Off)’만으로는 충분하지 않은가?

‘Safe Torque Off’ 기능은 토크를 차단하며, 이로 인해 이족 보행 로봇은 균형을 잃고 통제 불능 상태로 넘어지게 됩니다. 따라서 휴머노이드 안전 시스템은 넘어짐을 피할 수 없는 상황까지 효과적으로 제어할 수 있어야 합니다.

‘세이프 가이드드 폴링(Safe Guided Falling)’이란 무엇인가요?

‘Safe Guided Falling’은 피할 수 없는 낙하를 제어되고 안전한 동작으로 전환합니다. 이 기술의 기반은 구동 단계에서의 ‘Safe Active Damping’과 시스템 단계에서의 운동학 및 안전 구역 계산이 결합된 것입니다.

POSITRON STA1이란 무엇인가요?

POSITRON STA1은 Synapticon의 ARM 기반 안전 컨트롤러(듀얼 800MHz CPU를 탑재한 임베디드 컴퓨팅 모듈)로, SIL3 / PLe 인증을 획득했습니다. 이 제품은 고객의 요구에 맞춰 폼 팩터와 커넥터를 조정할 수 있습니다.

플랫폼에 대한 자세한 정보: POSITRON Safety AI