3D 원형 브레이딩 공정에서 맨드릴 제어를 위한 로봇 OLP 시스템 설계

Abstract

3D 원형 브레이딩은 섬유나 실을 엮어 맨드릴(Mandrel)의 표면 위에 직물(Textiles)을 생산하는 공법이다. 일체형 직물의 자동생산 제조 공정으로 시간과 공정의 비용 축소에 최적의 기술로 3D 원형 브레이딩 공법이 주목받고 있으며, 3차원의 곡률을 지닌 일체형의 직물을 생산할 수 있다는 장점으로 인해 브레이딩을 통해 생성된 제품들이 의료, 우주, 로켓 산업 등의 넓은 분야에서 사용되고 있다. 이러한 3D 원형 브레이딩 공정에서 맨드릴의 이동 속도에 의해 직물의 품질이 결정되는데, 맨드릴의 이동을 산업용 로봇을 통해 제어하기 때문에 로봇 프로그램이 직물의 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다. 아직까지는 작업자의 경험에 의존하여 로봇 프로그램을 생성하는 것이 일반적이며, 기존의 직접 교시 방식이나 작업자에 의한 OLP(Off-Line Programming)로는 해석 시뮬레이션 결과와 동일한 움직임으로 구동할 수 있는 로봇 프로그램을 생성하기 어렵다. 또한 작업자의 실수 혹은 경험 부족으로 인해 생성된 로봇 프로그램은 로봇의 구동이 좋은 성능을 내지 못할 수 있다. 이처럼 생성된 로봇 프로그램이 좋은 수행 성능을 내지 못할 경우, 교시 과정에서 이를 보완하기 위해 수많은 수행 착오를 겪어야만 한다. 이로 인하여 로봇 프로그램을 현장에 적용하는데 많은 비용이 필요하게 된다. 맨드릴 이동 속도를 결정하기 위한 연구들이 진행되었으나 로봇의 명령어로 생성하는 과정은 결국 작업자에 의해 수동적으로 진행되어야 하며, 로봇 프로그램을 수정하는 작업이 반복되어야만 한다. 본 논문은 해석 시뮬레이션을 통해 도출된 최적의 맨드릴 이동 속도 프로파일을 실제 로봇에 적용시킬 수 있는 로봇 프로그램으로 변환하는 것을 목표로 한다. 이를 통하여 높은 품질의 브레이딩 가공 결과를 보장할 수 있도록 정확하게 맨드릴의 이동 속도를 제어하기 위한 로봇 프로그램의 자동 생성 방법을 제안한다.