보스턴 다이내믹스,유압 구동에서 전기 구동으로 전환 – 로봇 공학의 새로운 시대

최근 Boston Dynamics는 유압식 이족 인간형 로봇 Atlas의 은퇴를 발표했습니다. 그러나 24시간도 채 되지 않아 완전 전동식 Atlas 로봇을 공개했습니다. 글로벌 로봇 산업의 선구자이자 리더인 Boston Dynamics의 이러한 결정은 큰 주목을 받았습니다.

유압식 Atlas 로봇의 은퇴는 AI의 빠르게 진화하는 요구 사항을 충족하는 데 있어 유압 시스템의 한계 때문일 가능성이 높습니다. 유압 구동은 강력한 성능을 제공하지만, 경직되고 비용이 많이 듭니다. 반면, 전기 구동은 비용 효율적이며, 최근 전력 및 토크 밀도 기술의 발전으로 점점 더 실용성이 높아졌습니다. 최신 세대의 많은 인간형 로봇이 이제 전기 구동을 채택하고 있습니다. 업계 전문가들은 Boston Dynamics가 "유압"에서 "전기"로 전환한 것을 비용 절감과 다양한 응용 분야에서의 역량 확장을 위한 전략적 결정으로 보고 있습니다.

유압식 및 전기식 구동의 장단점

1. 유압 구동

   
   유압 시스템은 펌프를 통해 고압 유체를 생성하고, 이를 기계적 에너지로 변환하여 액추에이터를 구동합니다. 다른 전달 방식(특히 전기 구동)에 비해 유압 시스템의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 높은 토크 밀도: 유압 시스템은 높은 토크를 제공하여 중장비 애플리케이션에 적합합니다.

• 높은 힘 출력: 작은 크기에서도 강력한 힘을 발생시켜 고부하 작업 요구 사항을 충족합니다.

그러나 유압 시스템은 로봇 응용에서 다음과 같은 단점이 있습니다:

• 낮은 전체 에너지 효율: 일반적으로 유압 시스템은 에너지 효율이 낮습니다.

• 복잡성과 높은 유지보수 비용: 구성 요소가 많아 고장 가능성이 높고 유지보수가 복잡합니다.

• 제한된 응답 속도: 펌프, 밸브, 서보 모터 시스템의 복잡성으로 인해 전체 응답 속도가 느릴 수 있습니다.

• 높은 생산 비용: 고도로 통합된 유압 액추에이터의 제조 및 유지보수 비용이 높습니다.

• 유지보수 문제: 유압 시스템은 복잡하며 누유와 같은 문제가 발생하기 쉽고, 전문 유지보수 팀이 필요합니다.

2. 전기 구동

   
   전기 구동은 전기 모터로 직접 부하를 구동하며, 유압 전달이 필요 없습니다. 전기 시스템의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 조용하고 빠른 응답: 전기 시스템은 일반적으로 조용하며 응답 속도가 빠릅니다.

• 정밀 제어: 정밀한 동작이 가능하며, 높은 정확도와 민첩성이 요구되는 작업에 적합합니다.

• 에너지 효율: 전기 구동은 에너지 효율이 높아 운영 비용과 환경 영향을 줄입니다.

• 유연성: 설계 유연성이 높아 빠른 프로토타이핑과 배치가 가능합니다.

전통적으로 전기 구동은 유압 시스템보다 토크와 출력 밀도가 낮았지만, 최근 직결 및 준직결(QDD) 기술의 발전으로 이러한 한계가 크게 완화되었습니다. 이러한 혁신은 새로운 기술 환경에서 전기 구동의 단점이 점차 극복될 것임을 시사합니다.

Boston Dynamics의 전략적 전환

Boston Dynamics는 수년간 꾸준히 상업화를 추구해왔습니다. 유압 로봇은 강력하지만, 복잡성과 높은 비용으로 인해 광범위한 상용화가 어렵습니다. 반면, 전기 구동 솔루션은 많은 로봇 기업에서 성공적으로 적용되어 우수한 성능과 제어를 입증했습니다. 기술적 관점에서, Boston Dynamics가 유압 구동을 포기하고 전기 구동으로 전환한 것은 업계에 새로운 논의와 기대를 불러일으킵니다.

전기 구동의 진화

로봇 관절의 움직임을 가능하게 하는 핵심 구성 요소인 전기 구동 시스템은 로봇 하드웨어 연구의 중심이 되어왔습니다. 전기 구동의 발전은 고정밀 고감속 드라이브에서 탄성 시리즈 엘라스틱 액추에이터(SEA), 그리고 현재의 준직결(QDD) 시스템으로 이어졌습니다. QDD 기술은 로봇 산업에서 널리 사용되며, 로봇이 폐쇄 루프 힘 제어를 통해 외부 상호작용 힘을 감지할 수 있도록 합니다. 저속·고토크 모터와 저비율 기어박스를 결합한 QDD 시스템은 높은 힘 제어 대역폭과 충격 저항을 제공하면서도 높은 정밀도와 효율성을 유지하여 직결 드라이브와 기존 모터 시스템의 장점을 결합합니다.

전기 구동 시장의 거대한 잠재력

Boston Dynamics가 유압에서 전기로 전환한 것은 전기 구동 시장의 거대한 잠재력을 강조합니다. 전기 구동의 유연성, 신뢰성, 효율성은 로봇 기술의 미래 트렌드를 보여줍니다. 모든 인간형 로봇 및 기타 유형의 로봇은 빠르게 변화하는 시장 수요와 기술 발전을 충족하기 위해 점점 더 전기 구동 시스템을 채택할 것으로 예상됩니다.

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