매니퓰레이터

매니퓰레이터(Manipulator)는 일반적으로 사람의 손과 팔의 기능을 모방하여 물체를 잡거나 움직이는 데 사용되는 장치를 의미한다. 로봇 공학 분야에서 매니퓰레이터는 로봇 팔(robotic arm)의 핵심 구성 요소로, 특정 작업을 수행하기 위해 엔드 이펙터(end effector)를 사용하여 물체를 조작한다.

개요

매니퓰레이터는 다양한 산업 분야에서 사용되며, 반복적인 작업, 위험한 작업, 정밀한 작업 등을 자동화하는 데 기여한다. 초기에는 단순한 반복 작업을 수행하는 데 사용되었지만, 기술의 발전으로 인해 센서, 인공지능, 머신 비전 등과 결합하여 보다 복잡하고 지능적인 작업 수행이 가능해지고 있다.

구성 요소

일반적인 매니퓰레이터는 다음과 같은 요소로 구성된다.

• 링크(Link): 매니퓰레이터의 뼈대를 이루는 강체 부품.
• 조인트(Joint): 링크들을 연결하여 움직임을 가능하게 하는 부분. 회전 조인트(revolute joint)와 병진 조인트(prismatic joint) 등이 있다.
• 액추에이터(Actuator): 조인트를 구동하는 장치. 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등이 사용된다.
• 컨트롤러(Controller): 매니퓰레이터의 움직임을 제어하는 장치. 센서로부터 정보를 받아 액추에이터를 제어하여 원하는 작업을 수행한다.
• 엔드 이펙터(End Effector): 매니퓰레이터의 끝부분에 부착되어 실제 작업을 수행하는 도구. 그리퍼(gripper), 흡착 패드(suction pad), 용접 토치(welding torch) 등 다양한 종류가 있다.

종류

매니퓰레이터는 작동 방식, 구조, 용도 등에 따라 다양한 종류로 분류될 수 있다.

• 직교 좌표형 매니퓰레이터(Cartesian Coordinate Robot): 직교 좌표계(X, Y, Z축)를 따라 움직이는 매니퓰레이터. 정밀도가 높고 제어가 용이하다.
• 원통 좌표형 매니퓰레이터(Cylindrical Coordinate Robot): 원통 좌표계(반지름, 각도, 높이)를 따라 움직이는 매니퓰레이터. 작업 공간이 넓다.
• 극 좌표형 매니퓰레이터(Polar Coordinate Robot): 극 좌표계(거리, 각도, 각도)를 따라 움직이는 매니퓰레이터. 작업 공간이 넓고 접근성이 좋다.
• 다관절 로봇(Articulated Robot): 사람의 팔과 유사한 구조를 가진 매니퓰레이터. 자유도가 높고 복잡한 작업을 수행할 수 있다.
• 스카라 로봇(SCARA Robot): 수평 방향으로 움직이는 로봇. 주로 조립 작업에 사용된다.

활용 분야

매니퓰레이터는 다음과 같은 다양한 분야에서 활용된다.

• 제조업: 조립, 용접, 도장, 포장 등
• 의료: 수술 보조, 재활 치료 등
• 물류: 창고 자동화, 분류 작업 등
• 우주 탐사: 우주 로봇, 위성 수리 등
• 농업: 농작물 수확, 농약 살포 등
• 건설: 건설 로봇, 구조물 조립 등