로봇용 유압 요소부품은 기능과 역할에 따라 1.유압 액추에이터(Actuator), 2.서보밸브(Servo valve), 3.각종센서(Sensors), 4.컨트롤러(Controller), 5.유압동력원(HPU) 등 총 5가지 기본 구성요소(모듈)로 구분될 수 있으며, 이들 구성 요소들을 조합하여 유압 로봇팔이나 이동형 플랫폼을 개발 할 수 있습니다.
KNR Systems의 유압 로봇팔을 대상으로 각 구성모듈을 설명해보면 다음과 같습니다.
1. 유압 액추에이터 - 리니어 액추에이터, 로터리 액추에이터
유압 로봇을 구성하기 위해서 변위와 힘을 발생하는 것이 액추에이터 입니다. 모터기반 로봇과 비교하여 구동원인 모터대신
사용되는 것이라 할 수 있으며, 모터 구동로봇은 모터에 감속기를 부착하여 사용하여야 하지만 유압로봇은 유압 액추에이터 하나로 구성됩니다.
로봇용 유압 액추에이터는 모터에 비하여 같은 부피당 약 9~10배 정도의 큰 힘을 발생할 수 있으며, 고온, 수중, 방사능 등 극한 환경에서도 유용하게 사용할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.
유압 액추에이터는 동작 형태에 따라서 리니어 액추에이터와 로터리 액추에이터로 분류할 수 있으며 사용 용도에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있습니다
로터리 액추에이터는 직선운동의 변환없이 로봇 관절에 바로 부착하여 매우 컴팩트한 구성으로 구현할 수 있으나, 일반적으로 고가이고 내부 구조 특성상 원하지 않는 마찰력이 더 발생된다는 점이 성능상의 단점입니다.
KNR Systems의 로터리 액추에이터는 로봇관절 구성을 위해 적합한 베어링을 일체화하고 있으며, 센서와 제어기도 스마트 액추에이터 형태로 내장할 수 있도록 개발되어 있습니다. 특히 로봇을 구성할 수 있을만큼 충분히 경량(동일 기어모터 대비 약 10%, 기존 유압 로터리 액추에이터 대비 50%), 소형이며 제어성능에 큰 영향을 미치는 내부 마찰력도 극도로 낮추었습니다.
최근 Boston Dynamics에서 KNR Systems의 로터리 액추에이터를 사용하여 성능 평가를 진행하고 있으며, 신제품의 더 낮춰진 마찰력의 실험결과의 공유를 요청하는 등 그 기술력을 간접적으로 입증하고 있습니다. (독보적인 베인형 로봇 관절용 로터리 액추에이터는 세계 선도 유압로봇기업인 미국 Boston Dynamics와 유럽 IIT 연구소등에서 본사의 액추에이터로 양산성 적용평가 및 다년간 본사의 액추에이터를 사용한 로봇을 만들고 있습니다.)
2020년에는 KNR Systems 내에서 생산할 수 있는 제조법을 개발완료 하였고, 가공 장비를 구축하여 제품원가를 작년대비 최소 50% 절감할 수 있을 것으로 추정하고 있습니다.