설계와 현실의 격차 해소
글로벌 드라이브 기술 제조업체인 NORD는 로봇공학 개발자 및 자동화 엔지니어를 대상으로 한 디지털 트윈 시뮬레이션 플랫폼을 출시했습니다. 이 플랫폼을 통해 사용자는 모터, 기어박스 및 주파수 인버터를 포함한 드라이브 시스템의 가상 복제본을 만들고 물리적 하드웨어에 투자하기 전에 현실적인 작동 조건에서 성능을 테스트할 수 있습니다. 이는 드라이브 시스템의 사양 지정, 검증 및 로봇공학 플랫폼으로의 통합 방식을 현대화하려는 NORD의 노력에서 중요한 단계를 나타냅니다.
디지털 트윈 접근 방식의 핵심 약속은 단순합니다. 소프트웨어에서 드라이브 동작을 시뮬레이션함으로써 엔지니어는 비용이 많이 드는 프로토타입이 제조된 후가 아니라 계획 단계에서 문제를 식별할 수 있습니다. NORD는 이 플랫폼이 토크 곡선 및 열 거동에서 에너지 소비 및 기계적 응력에 이르기까지 모든 것을 모델링할 수 있으며, 개발자에게 드라이브 개념이 실제 세계에서 어떻게 성능을 발휘할지에 대한 포괄적인 그림을 제공한다고 말합니다.
플랫폼 작동 방식
시뮬레이션 환경은 다양한 기어 모터, 산업용 기어 유닛 및 드라이브 전자 제품을 포함하는 NORD의 기존 제품 카탈로그를 중심으로 구축되었습니다. 엔지니어는 카탈로그에서 부품을 선택하고 특정 애플리케이션에 맞게 구성한 다음 다양한 작동 시나리오에서 시스템 동작을 모델링하는 시뮬레이션을 실행합니다.
플랫폼의 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 열 모델링: 시뮬레이션은 지속적인 부하 조건에서 드라이브 구성 요소가 생성할 열량을 예측하여 엔지니어가 추가 냉각 조치가 필요한지 결정하는 데 도움을 줍니다.
- 효율성 분석: 플랫폼은 다양한 작동 프로필에서 에너지 소비를 계산하므로 개발자가 배터리 구동 로봇공학 시스템에 중요한 최소 전력 소비에 최적화할 수 있습니다.
- 기계적 응력 시뮬레이션: 엔지니어는 피크 부하 조건에서 기어박스 및 모터 샤프트에 작용하는 력을 모델링하여 물리적 테스트 시작 전에 잠재적 실패 지점을 식별할 수 있습니다.
- 동적 부하 프로파일링: 이 시스템은 고토크 들어올림과 저토크 포지셔닝을 교대로 수행하는 로봇 팔과 같은 변동 부하 시나리오를 지원하여 실제 성능에 대한 더욱 현실적인 그림을 제공합니다.
NORD는 플랫폼을 표준 엔지니어링 파일 형식과 통합하여 시뮬레이션 결과를 엔지니어가 이미 사용 중인 CAD 및 PLM 시스템으로 내보낼 수 있도록 했습니다. 드라이브 시스템 선택이 거의 독립적인 결정이 아니므로 이 상호운용성이 중요합니다. 더 광범위한 기계 및 전기 설계에 맞아야 하며, 도구 간의 원활한 데이터 교환으로 인해 시뮬레이션 결과를 전체 엔지니어링 워크플로우에 통합할 때의 마찰이 감소합니다.
디지털 트윈이 로봇공학에 중요한 이유
로봇공학 업계는 지난 몇 년 동안 시뮬레이션 중심 개발로 꾸준히 진행되어 왔으며, 로봇이 더욱 복잡해지고 물리적 프로토타이핑 비용이 계속 증가함에 따라 이 추세는 가속화되었습니다. 디지털 트윈 기술은 로봇공학 시스템이 설계되고 구축되는 방식을 재구성하는 수렴하는 몇 가지 힘의 교집합에 있습니다.
첫째, 로봇공학 애플리케이션의 광대한 다양성은 드라이브 시스템이 매우 다양한 작동 조건에 최적화되어야 함을 의미합니다. 창고 물류 로봇에서 완벽하게 작동하는 드라이브 구성은 농업용 수확 기계 또는 협력 제조 팔에 대해 완전히 잘못될 수 있습니다. 시뮬레이션을 통해 엔지니어는 여러 구성을 신속하게 테스트하여 금속 가공이 시작되기 전에 범위를 좁힐 수 있습니다.
둘째, 로봇공학 산업의 시장 출시 시간 압박은 심각합니다. 스타트업과 기존 제조업체 모두 새로운 플랫폼을 배포하기 위해 경쟁하고 있으며, 물리적 프로토타입 반복에 소요된 매주는 경쟁사가 앞서기 위해 사용할 수 있는 주입니다. 현실 세계의 성능을 안정적으로 예측하는 시뮬레이션 플랫폼은 개발 일정을 크게 단축할 수 있습니다.
셋째, 지속 가능성 고려 사항이 점점 더 중요해지고 있습니다. 물리적 프로토타이핑은 폐기물을 생성하고 에너지를 소비하며 원재료가 필요합니다. 필요한 프로토타입 반복의 수를 줄임으로써 디지털 트윈 플랫폼은 더욱 자원 효율적인 개발 프로세스에 기여합니다.
NORD의 전략적 위치
NORD는 드라이브 시스템을 위한 디지털 트윈 기능을 제공하는 첫 번째 회사는 아니지만, 자체 제품 라인과의 통합 깊이는 주목할 만합니다. 시뮬레이션이 NORD의 실제 구성 요소 사양을 기반으로 구축되었으므로 결과는 주문하고 배송할 수 있는 제품과 직접 연결되어 있으며, 사용 가능한 하드웨어에 대응하지 않을 수 있는 이상화된 모델이 아닙니다.
시뮬레이션과 공급망 간의 이러한 긴밀한 결합은 경쟁 우위입니다. 플랫폼을 사용하여 드라이브 개념을 검증하는 엔지니어는 시뮬레이션에서 생산으로의 전환에 때때로 수반되는 추측 없이 조달로 직접 전환할 수 있습니다. NORD는 플랫폼을 사용하는 고객이 훨씬 더 짧은 사양 주기와 설치 후 놀라움이 더 적다고 보고했다고 말합니다.
또한 회사는 플랫폼을 설계 도구뿐만 아니라 서비스 도구로도 배치합니다. 기존 NORD 고객은 설치된 장비의 비용이 많이 드는 개조에 투자하기 전에 드라이브 시스템 업그레이드 또는 교체가 예상되는 성능 개선을 제공할 것인지 평가하는 데 사용할 수 있습니다.
더 넓은 로봇공학 생태계에 대한 영향
NORD 플랫폼의 출시는 구성 요소화된 시뮬레이션 검증 개발로의 더 광범위한 산업 변화를 반영합니다. 드라이브 기술이 통합 상태 모니터링, 예측 유지보수 및 적응형 제어 알고리즘과 같은 기능을 갖추면서 더욱 정교해짐에 따라 정확한 배포 전 시뮬레이션의 필요성이 상응하여 증가합니다.
로봇공학 개발자의 경우, 이와 같은 플랫폼은 시스템 통합의 지속적인 문제 중 하나를 줄입니다. 지정된 드라이브 시스템이 대상 애플리케이션에서 예상대로 실제로 작동할 것인지에 대한 불확실성입니다. 이러한 불확실성은 역사적으로 엔지니어가 안전 마진을 갖도록 필요한 것보다 더 큰 비싼 드라이브를 선택하는 과도한 사양으로 이어졌거나, 부족하게 지정된 드라이브가 설계되지 않은 부하에 직면할 때의 비용이 많이 드는 현장 실패로 이어졌습니다.
안정적인 가상 테스트 그라운드를 제공함으로써 NORD의 디지털 트윈 플랫폼은 이러한 불확실성을 줄이고 로봇공학 개발자에게 드라이브 시스템 선택에 대한 더 큰 확신을 주어 궁극적으로 성능이 우수하고 시장에 더 빠르게 진출하며 개발 비용이 더 낮은 로봇을 만들 수 있도록 목표로 합니다.
이 기사는 The Robot Report의 보도를 기반으로 합니다. 원본 기사 읽기.
