SCARA
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1. 개요
SCARA는 선택적 컴플라이언스 관절 로봇(Selective Compliance Assembly Robot Arm)의 약자로, 주로 조립 작업에 사용되는 산업용 로봇이다. 1977년 일본에서 A. d'Auria의 조립용 SIGMA 로봇 발표에 영감을 받아 히로시 마키노가 설계를 시작하여 1978년 최초의 프로토타입이 제작되었다. 야마나시 대학과 13개 일본 기업의 컨소시엄을 통해 개발되었으며, 2006년 로봇 명예의 전당에 헌액되었다. SCARA 로봇은 수평면에서 2개의 회전 관절, 수직 방향 관절 및 손목 회전 관절을 가지며, 부품 간의 끼워 맞춤 오차를 흡수하는 특징을 가진다.
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| SCARA | |
|---|---|
| 로봇 종류 | |
| 종류 | 산업용 로봇 팔 |
| SCARA 약자 | Selective Compliance Assembly Robot Arm (선택적 조합 규격 로봇 팔) 또는 Selective Compliance Articulated Robot Arm (선택적 조합 다관절 로봇 팔) |
| 특징 | |
| 특징 | 수평 다관절 구조 수직 방향으로는 강하고, 수평 방향으로는 유연함 |
| 장점 | 빠른 속도 높은 정확도 조립 작업에 용이 |
| 단점 | 작업 범위 제한적 복잡한 작업에 부적합 |
| 역사 | |
| 개발자 | 마키노 히로시 (牧野 洋) |
| 개발 시기 | 1981년 |
| 개발 기관 | 야마나시 대학 |
| 최초 상용화 | 산쿄 세이키 제작소 (현: 일본전산산쿄) |
| 활용 분야 | |
| 활용 분야 | 조립 핸들링 포장 기타 자동화 공정 |
| 응용 분야 | 자동차 산업 전자 산업 의료 산업 식품 산업 |
2. 역사
SCARA 로봇은 1980년 전후 야마나시 대학의 마키노 히로시 교수(당시)를 중심으로 개발되었다. 부품 삽입이나 나사 조임 등 자동 조립 작업에 적합하며, 동작이 빠르고 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 현재도 조립 작업, 전기 회로 조립, 경량품의 팔레타이징 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
2. 1. 개발 배경
1977년 10월 도쿄에서 열린 제7회 국제 로봇 심포지엄에서 A. d'Auria가 발표한 조립용 SIGMA 로봇은 SCARA 로봇 개발에 큰 영감을 주었다.[7] 이 발표는 조립 자동화를 연구하는 일본 엔지니어들에게 큰 영향을 미쳤으며, 야마나시 대학의 마키노 히로시 교수는 이 사건 직후 SCARA 로봇 설계를 시작했다.[7]최초의 SCARA 프로토타입은 1978년에 제작되었고, 1980년에 두 번째 프로토타입 제작 및 연구가 진행되었다.[7] 이는 1981년 업계의 SCARA 로봇 개발로 이어졌다.[7]
SCARA 로봇 개발은 야마나시 대학과 13개의 일본 기업이 참여한 연구 개발 컨소시엄의 결과였다.[7] 1978년 4월부터 1981년 3월까지 3년 동안 운영된 이 컨소시엄은 산학 협력의 SCARA 연구회로, 산업 분야에서 SCARA 로봇의 성공에 기여했다.[7]
조립 작업에서 부품끼리의 끼워맞춤 시 발생하는 수평 방향 오차를 흡수하고, 기울기 방향 강성을 높이기 위해 초기 시제품 및 제품은 병풍과 같은 구조를 가졌다. 또한, 부품을 위에서 아래로 밀어 넣는 조립 방침에 따라, 초기에는 선단의 상하 운동에 공기압 실린더를 채용했다.
2. 2. 개발 과정
1977년 10월 도쿄에서 열린 제7회 국제 로봇 심포지엄에서 A. d'Auria가 조립용 SIGMA 로봇을 발표하면서 SCARA 로봇의 개념이 시작되었다. 이를 계기로 야마나시 대학의 마키노 히로시 교수는 SCARA 로봇 설계를 시작했다.[7]1978년 1월 마키노 교수가 SCARA 로봇의 초기 설계를 고안했고, 같은 해 4월에 야마나시 대학과 13개의 일본 기업이 참여하는 산학 협력 컨소시엄인 SCARA 연구회가 발족하여 3년간 개발 및 제품화가 진행되었다.[7] 최초의 SCARA 프로토타입은 1978년에 제작되었고, 1980년에는 두 번째 프로토타입이 제작되어 특성과 사용성에 대한 연구가 수행되었다.[7] 1981년부터 SCARA 로봇이 산업 현장에 도입되기 시작했다.[7]
조립 작업 시 부품끼리 끼워맞춤할 때 발생하는 수평 방향 오차는 팔의 수평 방향 컴플라이언스로 흡수하고, 기울기 방향 강성을 높이기 위해 초기 시제품 및 제품은 병풍과 같은 구조를 가졌다. 또한, 부품을 위에서 아래로 밀어 넣는 조립 방식을 위해 초기에는 선단의 상하 운동에 공기압 실린더를 사용했다.
로봇 공학 분야에서의 중요성을 인정받아 SCARA 로봇은 2006년 로봇 명예의 전당에 헌액되었으며, 이는 두 번째 산업용 로봇이자 세 번째 일본 로봇이었다.[7] 2008년에는 국립과학박물관이 지정하는 「중요과학기술사자료（미래기술유산）」 제00021호로 「SCARA 시제품」이 등록되었다.
2. 3. 주요 성과
SCARA 로봇은 로봇 공학 분야에서 산학 협력의 큰 성공 사례로 꼽힌다.[7] 2006년 미국 카네기 멜론 대학교의 로봇 명예의 전당에 산업용 로봇으로는 두 번째, 일본 로봇으로는 세 번째로 헌액되었다.[7] 2008년에는 SCARA 시제품이 일본 국립과학박물관이 지정하는 "중요과학기술사자료(미래기술유산)" 제00021호로 등록되었다.3. 특징
SCARA는 부품 삽입, 나사 조임 등 자동 조립 작업에 적합하며, 동작이 빠르고 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.[1]
3. 1. 작동 원리
SCARA 로봇은 조립 작업에서 부품끼리의 끼워맞춤 시 발생하는 수평 방향의 오차를 팔의 구조적인 수평 방향 컴플라이언스(유연성)로 흡수하도록 설계되었다. 기울기 방향의 강성을 높이기 위해 초기 시제품이나 제품은 병풍과 같은 구조를 가졌다. 또한, 부품을 위에서 아래로 밀어 넣는 조립 방식에 따라 초창기에는 선단의 상하 운동에 공기압 실린더를 사용했다.[3]3. 2. 장점
1978년 1월 마키노 히로시가 고안하고, 같은 해 4월에 발족한 산학 협력 컨소시엄인 SCARA 연구회에 의해 개발 및 제품화가 진행되었다.[1] SCARA는 부품 삽입이나 나사 조임 등 자동 조립 작업에 적합하며, 동작이 빠르고 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.[1]SCARA는 조립 작업에서 부품끼리의 끼워맞춤 시 발생하는 수평 방향 오차는 팔의 수평 방향 컴플라이언스로 흡수하고, 기울기 방향의 강성을 높이기 위해 초기 시제품 및 제품은 병풍과 같은 구조를 가졌다.[2] 또한, 위에서 부품을 아래로 밀어 넣는 조립 방식에 따라 초기에는 선단의 상하 운동에 공기압 실린더를 채용했다.[2]
3. 3. 응용 분야
SCARA는 부품 삽입, 나사 조임 등 자동 조립 작업에 적합하며, 동작이 빠르고 저렴하게 제조할 수 있다는 강점이 있다.[1] 전기 회로 조립, 경량품의 팔레타이징(물건을 팔레트에 쌓거나 내리는 작업) 등 다양한 분야에서 사용된다.[4][5]4. 기술 정보
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4. 1. 작동 영역
4. 2. 관련 연구
SCARA 로봇 개발 초기부터 다양한 학술 논문 및 해설 기사가 발표되었다.[1] 마키노 히로시를 비롯한 연구자들은 1982년 'SCARA 로봇의 개발',[1] 1983년 'SCARA 로봇의 설계 사상'과 같은 논문을 통해 SCARA 로봇의 개념과 특징을 설명하였다.[2]1980년에는 고야 노부유키와 마키노 히로시가 '선택적 컴플라이언스 구조를 가진 조립용 로봇의 개발 연구 (제1보) 계의 특성'을 발표하여 SCARA 로봇의 구조적 특징을 설명하였다.[3] 1983년에는 고야 노부유키 등이 '선택적 컴플라이언스 구조를 가진 조립용 로봇의 개발 연구 (제2보) SCARA 제어 장치의 하드웨어와 소프트웨어'를 발표하여 제어 시스템을 다루었다.[4] 같은 해, 고야 노부유키와 마키노 히로시는 'SCARA 로봇 제원의 티칭에 의한 교정'을 발표하여 로봇의 정밀도 향상 방법을 제시하였다.[5]
이후에도 SCARA 로봇의 운동 제어와 정밀도 향상에 대한 연구가 지속되었다. 고야 노부유키는 1987년 'SCARA형 로봇의 운동 제어의 고정밀화에 관한 연구 - 로봇 구동 실험과 해석 -'을 발표하고,[6] 1988년에는 이와츠키 마사유키와 함께 'SCARA형 로봇의 운동 제어의 고정밀화에 관한 연구 - 동역학적 보상에 의한 정밀도 개선 -'을 발표하여 정밀도 개선 방안을 제시하였다.[7]
4. 3. 특허
마키노 히로시는 SCARA 로봇 관련 다수의 특허를 출원했다.참조
[1]
웹사이트
SCARA Robots - Fanuc
https://www.fanuc.eu[...]
2021-05-27
[2]
웹사이트
The Robot Hall of Fame - Powered by Carnegie Mellon University
http://www.robothall[...]
2021-05-27
[3]
웹사이트
Scara Electric Robot
https://www.wlbrobot[...]
2024-09-12
[4]
서적
Parallel PnP Robots: Parametric Modeling, Performance Evaluation and Design Optimization
https://books.google[...]
Springer Nature
2020-08-08
[5]
특허
Assembly robot
https://docs.google.[...]
[6]
서적
The Extended Arm of Man, A History of the Industrial Robot
2000
[7]
간행물
Development of the SCARA
https://www.fujipres[...]
2014-02-20
[8]
서적
Computer Aided Graphing and Simulation Tools for AutoCAD users
CRC Press
[9]
웹인용
SCARA Robots - Fanuc
https://www.fanuc.eu[...]
2021-05-27
[10]
웹인용
The Robot Hall of Fame - Powered by Carnegie Mellon University
http://www.robothall[...]
2021-05-27
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