로봇 공학은 우리 시대에서 가장 흥미롭고 혁신적인 기술 중 하나로 언급됩니다. 의료에서 제조 산업에 이르기까지 다양한 산업에 변화의 바람을 일으킬 수 있는 잠재력이 있습니다. 이번에 정리하게 된 초보자 가이드는 로봇 공학이라는 무엇이며, 다양한 응용 분야에서 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 개요를 공부합니다.
또한 로봇 기술이 업무나 취미를 어떻게 개선할 수 있는지 확인할 수 있도록 로봇 기술을 시작하기 위한 몇 가지 팁에 대해서 논의해 볼 예정입니다. 따라서 기계 공학 분야에 관심이 있지만 접해본 적이 없거나, 조금 더 심도 있게 정보를 알아보고 싶다면 이번 글을 읽어주시기 바랍니다.
로봇 공학이란 무엇인가?
로봇은 컴퓨터에 의해 제어되는 기계를 의미하며, 사용 목적은 특정 작업을 수행하기 위함입니다. 제조할 때 사용할 수 있고, 청소와 같은 목적을 갖고 로봇을 사용하는 것도 가능합니다. 로봇은 다양한 종류가 있으며, 각각의 유형에는 장점과 단점이 존재합니다.
로봇 공학의 역사
로봇 공학 역사는 고대 그리스로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 생각보다 역사가 길죠? 그리스인들은 펌프, 풍차와 같은 기계 장치를 처음으로 개발한 것으로 알려져 있습니다. 시간이 흘러 중국인은 오토마톤으로 알려진 로봇의 한 종류를 개발하기도 했습니다. 오토마톤은 프로그래밍된 지침에 따라 독립적으로 활동하고, 목적에 맞는 활약을 할 수 있는 기계였습니다.
최초의 로봇으로 인정받고 있는 종류 중에 하나는 1766년 Nicholas-Jacques Conte에 의해서 만들어졌습니다. 콘테가 만든 로봇은 “리 모인”이라 불렸고, 사람에 따라 “몽크”라는 이름을 붙여서 부르기도 했습니다. 르 모인은 걷고 말하는 기능이 있는 나무로 만들어진 인형이었습니다.
1809년 Jacques de Vaucanson은 “The Invalid”라는 이름의 로봇을 만들기도 했습니다. 이 로봇은 일어서거나 잠을 자는 형태로 움직였습니다. 인형이지만 로봇의 기계 공학이 적용된 사례입니다.
1886년 Charles Babbage는 “The Analytical Engine”이라는 이름의 기계를 설치하기 시작했습니다. 분석 엔진은 복잡한 수학적 계산을 수행하도록 설계되었습니다. 그러나 Babbage의 기계는 건설 작업을 완료하기에는 다소 부족한 부분들이 많았기에 실용화가 될 수는 없었습니다.
1937년에 Konrad Zuse는 최초로 프로그램이 가능한 컴퓨터인 Z3를 설계했고, 제작하기도 했습니다. Zuse의 컴퓨터는 자동으로 입력된 데이터를 계산하고, 계산 결과물을 저장하는 기능을 갖추고 있었습니다.
1941년에는 존 애트우트가 “앳우드 암”이라는 로봇을 제작했습니다. 기계 팔을 한 Atwood Arm은 사람이 입력한 값에 따라 몇 가지 동작을 수행하는 것이 가능했습니다.
로봇 공학의 종류와 이점
로봇 공학은 기계를 사용해서 사람들이 한 번 해봤을 작업을 수행할 수 있습니다. 로봇 공학에는 산업과 연구, 군사 유형으로 구분해서 살펴볼 수 있습니다. 산업용 로봇은 공장에서 제품을 생산하는 데 활용됩니다.
연구 로봇은 실험실에서 질병이나 신소재를 연구할 때 연구원을 보조하는 역할을 합니다. 연구 로봇은 연구원이 직접 수행하기 어렵거나 위험한 작업을 대신 수행할 수 있습니다.
군사용 로봇 공학은 목표물을 정해서 타격하거나, 오염된 지역을 청소하는 것처럼 사람이 작업하기에 위험한 환경에서 사람을 대신하여 작업할 수 있습니다.
로봇은 상업과 산업 응용 분야 모둔 곳에서 몇 가지 이점을 가지고 있습니다. 사람과 비교를 해보면 더 빠르게 움직일 수 있으며, 활동 범위에 오차가 작어서 정확합니다. 그만큼 신뢰도가 높고, 사람에게 어렵거나 시간이 많이 소요되는 작업을 대신할 수 있습니다. 또한 유지 관리를 위해서 많은 노력을 필요로 하지 않다는 장점이 있고, 프로그래밍을 변경하면 기존과 다른 작업을 수행하는 것도 가능합니다.
로봇 시스템에는 여러 가지 유형이 있으며, 각각의 장점과 단점이 있습니다. 산업용 로봇은 일반적으로 크고 비용이 많이 들어가지만, 복잡한 작업을 빠르고 정확하게 수행하는 것이 가능합니다. 서비스 로봇은 상대적으로 크기가 작고 비용도 저렴하지만, 산업용 로봇보다 강력하거나 빠르게 움직이지는 않습니다. 또한 높은 정밀도를 요하는 작업에는 활용하기 어렵습니다. 조금 더 세부적인 종류와 특징을 알아보겠습니다.
- 바퀴 형태 : 바퀴가 달린 로봇은 설계 비용이 저렴하고, 처음 입문하기 편한 모양과 크기를 갖고 있는 경우가 많습니다. 휠과 베어링이 있고, 이 장치를 움직이기 위한 구동 모터가 기본 구성 요소입니다. 쉽게 만들 수 있고, 평지에서 이동 속도가 빠르며, 제어 체계 관리가 편하다는 장점이 있습니다. 하지만 단점도 있습니다. 고르지 못한 지형이나 장애물이 많은 지형에서 이동이 어렵습니다.
- 다리 형태 : 자연스럽다는 표현이 적합한 다리가 붙은 로봇은 바퀴가 달린 로봇보다 더 실용적일 수 있습니다. 하지만 설계가 어렵고, 아직까지 일상생활에 사용하기 위해서 연구를 하고 있습니다. 바퀴가 달린 형태와 달리 울퉁불퉁한 지형도 통과할 수 있고, 보는 것 자체를 흥미를 불러일으킬 수 있는 형태를 가지고 있습니다. 하지만 이동 속도가 느리고, 설계하기 어렵다는 단점이 있습니다. 그리고 제작 비용이 비싸고 배터리 사용량이 높다는 것도 단점으로 꼽힙니다.
- 로터 형태 : 프로펠러를 활용해서 이동하는 로봇도 흥미로울 수 있습니다. 가장 대표적인 종류는 드론을 꼽을 수 있습니다. 보는 것만으로 흥미롭고 재미있게 느껴지는 로봇 종류입니다. 이동 속도가 매우 빠르고, 특히 촬영 장비로 사용하면 독특한 영상 제작이 가능합니다. 하지만 땅에 붙어서 이동할 수 없고, 항상 사용자가 이동을 제어해야 합니다. 규정에 따라 이동 속도에 제한이 생길 수 있으며 비용도 크다는 것이 단점입니다.
로봇 공학을 시작하는 방법
혹시 로봇 공학이 가진 무한한 잠재력에 매력을 느끼고 있나요? 관련 업계에 종사하고 싶다거나, 깊은 수준의 지식을 습득하는 것에 관심이 있다면 올바른 가이드를 갖고 시작하는 것이 현명합니다. 로봇 공학의 기본적인 사항을 알아두면 이 분야에 입문하는 것에 큰 도움을 받을 수 있습니다.
가장 먼저 알아야 할 부분은 로봇 공학이 정확히 어떤 분야를 의미하며, 어떻게 응용할 수 있는지 파악하는 것입니다. 그렇기 때문에 지금까지 정리한 초보자 가이드를 확인하는 것이 도움이 됩니다. 로봇 기술은 수년 동안 제조 및 서비스 산업에서 많은 변화를 가져왔으며, 앞으로 더 많은 곳에서 응용될 것으로 예상됩니다.
- 자동차 산업에서 공장은 로봇을 사용하여 자동차를 조립할 수 있습니다.
- 아마존이나 쿠팡에서는 로봇이 제품 포장과 배송을 돕고 있습니다.
- 구글에서 로봇을 사용하여 닭과 식물을 검사하고 있습니다.
로봇 기술이 가지고 있는 잠재적 응용 분야와 프로그램에 대해 더 널리 알려지게 된다면, 더 많은 사람들이 이 분야에 익숙해지고 탐구할 수 있을 것입니다.