표제지
국문초록
목차
제1장 서론 18
1.1. 연구의 배경과 목적 18
1.2. 연구방법 및 범위 22
제2장 협동로봇의 이해 24
2.1. 로봇의 이해 24
2.2. 로봇의 분야 및 분류별 특성 27
2.2.1. 로봇의 분야 27
2.2.2. 산업용 로봇의 분류별 특성 31
2.3. 협동로봇의 개념 및 이해 36
2.3.1. 협동로봇의 개요 36
2.3.2. 협동로봇의 구조 및 기능 39
2.3.3. 협동로봇의 특징 및 성장성 43
제3장 협동로봇의 동향 및 분석 45
3.1. 협동로봇 현황 45
3.1.1. 협동로봇의 시장 동향 45
3.1.2. 협동로봇의 기술 동향 47
3.1.3. 협동로봇 상용화 현황 51
3.2. 협동로봇의 디자인 분석 56
3.2.1. 협동로봇의 국내·외 디자인 사례 분석 56
3.2.2. 협동로봇의 디자인 경향 분석 71
3.2.3. 협동로봇의 디자인 경향별 요소 분석 79
3.2.4. 협동로봇의 기능적 요소 분석 91
제4장 협동로봇 디자인 개발 103
4.1. 협동로봇 디자인 방향성 및 컨셉(Concept) 도출 103
4.1.1. 협동로봇 디자인 방향성 및 컨셉(Concept) 도출 과정 103
4.1.2. 연구결과 종합 및 디자인적 요소 도출 (전문가 인터뷰) 106
4.1.3. 요소별 디자인 관점의 이미지 도출 (설문조사) 117
4.1.4. 협동로봇 디자인 방향성 및 컨셉(Concept) 도출 134
4.2. 협동로봇 디자인 구체화 137
4.2.1. 협동로봇 디자인 구체화 과정 137
4.2.2. 아이디어 시각화 (Rough Modeling) 140
4.2.3. 아이디어 평가 및 검증 (설문조사) 144
4.2.4. 협동로봇 기능적 요소 검토 및 디자인 고도화 (3D Modeling) 152
4.3. 최종 디자인 161
4.3.1. 최종 디자인 161
4.3.2. 프로토타입 제작 (Mock-up) 172
4.3.3. 시제품 제작 및 결과물 시연 173
제5장 결론 175
5.1. 결론 및 기대효과 175
5.2. 연구의 한계 및 향후 과제 181
참고문헌 182
부록 185
ABSTRACT 191
[표 1] 협동로봇 관련 선행연구 20
[표 2] 산업용 로봇 분야에 속하는 로봇의 예시 29
[표 3] 비산업용 로봇 분야에 속하는 로봇의 예시 30
[표 4] 산업용 로봇의 일반적 분류 32
[표 5] 제어 방식에 따른 분류 33
[표 6] 구조적 동작의 특성에 따른 분류 35
[표 7] 로봇 기구 기본 구성 41
[표 8] 산업용 로봇과 협동로봇 특징 비교 43
[표 9] 일본 메이저 3사의 기업 현황 49
[표 10] 디자인 경향에 따른 트랜드 및 차별화 전략 78
[표 12] 구조적 동작의 특성이 다른 로봇 비교 87
[표 13] 협동로봇 디자인 경향별 차별화 전략 및 요소 90
[표 14] 모듈의 결합 구조의 단점 개선 전략 95
[표 15] 모듈 캡의 결합 구조의 단점 개선 전략 96
[표 16] 방수 및 방진 기능 개선 전략 97
[표 17] 효과적인 LED 인지를 위한 개선 전략 98
[표 18] 협동로봇 기능적 요소 분석 및 전략 99
[표 19] 연구 결과에 따른 요소별 특징 키워드(Keyword) 106
[표 20] 전문가 인터뷰 질문 가이드 109
[표 21] 인터뷰 대상자 파악 결과 110
[표 22] 키워드 관련 질의에 대한 답변 115
[표 23] 전문가 인터뷰를 통한 키워드(Keyword) 도출 117
[표 24] '일체형인' 키워드의 이미지 118
[표 25] '부드러운' 키워드의 이미지 118
[표 26] '심플한' 키워드의 이미지 119
[표 27] '안정적인' 키워드의 이미지 119
[표 28] '자유로운' 키워드의 이미지 120
[표 29] '모듈성' 키워드의 이미지 120
[표 30] '직관적인' 키워드의 이미지 121
[표 31] '무채색의' 키워드의 이미지 121
[표 32] '포인트 색상' 키워드의 이미지 122
[표 33] 형태적 요소 키워드별 연상 이미지 128
[표 34] 구조적 요소 키워드별 연상 이미지 131
[표 35] 색상 요소 키워드별 연상 이미지 133
[표 36] 디자인 컨셉(Concept) 설명 137
[표 37] 설문조사 평가 항목 144
[표 38] 형태적 요소에 대한 평가 결과 146
[표 39] 구조적 요소에 대한 평가 결과 147
[표 40] 색상 요소에 대한 평가 결과 148
[표 41] 디자인 적합도 종합 평가 결과 150
[표 42] 모듈의 결합 구조의 적용 방안 153
[표 43] 방수 및 방진 기능의 적용 방안 156
[표 44] LED 기능의 적용 방안 159
[표 45] 디자인 요소에 따른 협동로봇 디자인 결과물 상세 설명 162
[표 46] 기능적 요소에 따른 협동로봇 디자인 결과물 상세 설명 163
[표 47] 적용 가능한 그리퍼(Gripper) 예시 167
[표 48] 연구를 통해 개선된 디자인 요소와 기능적 요소 179
[그림 1] 연구의 배경 및 목적 22
[그림 2] 연구방법 및 범위 23
[그림 3] 인간과 로봇 비교 24
[그림 4] R.U.R (Rosuum's Universal Robots) 25
[그림 5] 유니메이트 로봇(Unimate Robot) 26
[그림 6] COBOT의 개념 및 용어가 접목된 최초의 미국 특허 37
[그림 7] 협동로봇의 기본 구조 39
[그림 8] 협동로봇의 기능 42
[그림 9] 서비스업에 적용된 협동로봇 44
[그림 10] 산업용 로봇의 가동 현황 45
[그림 11] 2019 산업용 로봇 설치 현황 46
[그림 12] 기존 산업용 로봇과 협동로봇 설치 현황 47
[그림 13] UR+ 주요 사례 50
[그림 14] KUKA의 iiWA(왼쪽), ABB의 YUMI(오른쪽) 50
[그림 15] 아트리아 스칸다비아(Artria Scandinavia)의 협동로봇 활용 예시 52
[그림 16] 의료산업에서의 협동로봇 활용 예시 53
[그림 17] 카페 봇봇봇(Cafe BOTBOTBOT)에 활용 중인 협동로봇 54
[그림 18] ABB 유미(Yumi) 협동로봇 56
[그림 19] Kuka LBR iiwa 협동로봇 58
[그림 20] Universal Robots의 UR-e 시리즈 60
[그림 21] Sawyer사의 협동로봇 62
[그림 22] Franka Emika사의 협동로봇 63
[그림 23] Yaskawa사의 협동로봇 HC10DT 64
[그림 24] Automata사의 협동로봇 EVA 65
[그림 25] DLR사의 경량화 협동로봇 SARA 66
[그림 26] Staubli사의 협동로봇 TX2touch-60 67
[그림 27] Fanuc사의 협동로봇 CRX-10iA 68
[그림 28] Kawasaki사의 협동로봇 RS007N / RS007L 69
[그림 29] Denso Robotics사의 협동로봇 Cobotta 70
[그림 30] 협동로봇 포지셔닝 맵(Positioning Map) 71
[그림 31] 협동로봇 포지셔닝 맵(Positioning Map)에 따른 방향성 72
[그림 32] 협동로봇 출시연도별 분석 73
[그림 33] 구조에 따른 협동로봇 분석 74
[그림 34] 구조 분석에 따른 협동로봇 방향 75
[그림 35] Base Color에 따른 협동로봇 분석 76
[그림 36] 협동로봇 디자인 경향별 요소 분석 과정 80
[그림 37] 핵심 기업(KUKA) 로봇 구성 및 특징 분석 81
[그림 38] 핵심 기업(Rethinks Robotics) 로봇 구성 및 특징 분석 82
[그림 39] 핵심 기업(Denso Wave) 로봇 구성 및 특징 분석 83
[그림 40] 핵심 기업 협동로봇의 기능적 요소 분석 91
[그림 41] 핵심 기업 협동로봇 편의 및 안전 요소 93
[그림 42] 협동로봇 모듈(Module)의 조립 및 분해 요소 94
[그림 43] 협동로봇 디자인, 기능적 요소에 따른 차별화 전략 및 방안 102
[그림 44] 협동로봇 디자인 방향성 및 컨셉(Concept) 도출 과정 105
[그림 45] 키워드 '일체형인'의 연상 이미지 설문 결과 123
[그림 46] 키워드 '부드러운'의 연상 이미지 설문 결과 124
[그림 47] 키워드 '심플한'의 연상 이미지 설문 결과 124
[그림 48] 키워드 '안정적인'의 연상 이미지 설문 결과 125
[그림 49] 키워드 '자유로운'의 연상 이미지 설문 결과 125
[그림 50] 키워드 '모듈성'의 연상 이미지 설문 결과 126
[그림 51] 키워드 '직관적인'의 연상 이미지 설문 결과 126
[그림 52] 키워드 '무채색의'의 연상 이미지 설문 결과 127
[그림 53] 키워드 '포인트 색상'의 연상 이미지 설문 결과 127
[그림 54] 협동로봇 요소별 특징에 따른 디자인 방향성 135
[그림 55] 협동로봇 디자인 컨셉(Concept) 도출 136
[그림 56] 협동로봇 디자인 구체화 과정 139
[그림 57] 협동로봇 디자인 Rough Modeling A시안 140
[그림 58] 협동로봇 디자인 Rough Modeling B시안 141
[그림 59] 협동로봇 디자인 Rough Modeling C시안 142
[그림 60] 협동로봇 디자인 Rough Modeling D시안 143
[그림 61] 디자인 적합성 평가를 위한 설문대상자 조사 145
[그림 62] 디자인 적합도를 통한 시안 선정 151
[그림 63] 디자인 3D Modeling 과정 152
[그림 64] 원형 절단형 캡에 대한 검토 사항 154
[그림 65] 좌우 반파팅형 캡에 대한 검토 사항 154
[그림 66] 상하 반파팅형 캡에 대한 검토 사항 155
[그림 67] 연결부 방수 및 방진 요소 검토 사항 157
[그림 68] 모듈 캡 방수 및 방진 요소 검토 사항 158
[그림 69] LED 요소 검토 사항 160
[그림 70] 협동로봇 최종디자인 결과물(1) 164
[그림 71] 협동로봇 최종디자인 결과물(2) 165
[그림 72] 최종 디자인의 디자인 요소 및 기능적 요소 166
[그림 73] 커피를 들 수 있는 그리퍼(Gripper)를 적용한 예시 168
[그림 74] 자동화 공정에서 활용되는 협동로봇 예시 169
[그림 75] 카페에서 활용되는 협동로봇의 예시 170
[그림 76] 음식점(치킨집)에서 활용되는 협동로봇의 예시 171
[그림 77] 협동로봇 디자인 프로토타입 제작 과정(Mock-up) 172
[그림 78] 협동로봇 디자인 구성도 173
[그림 79] 협동로봇 시제품 제작 과정 174
[그림 80] 협동로봇 시제품 결과물 174
[그림 81] 기존의 협동로봇과 본 연구의 협동로봇 사용목적 비교 176