Pinch Point
- 다른 이름: crush point, trapping point
- 카테고리: Control › Human in the loop
- 태그: safety, risk-assessment, collaborative-robots, machine-safety, workcell-design
두 부품 사이의 틈이 닫히면서 사람 몸의 일부가 로봇의 두 부품 사이, 또는 로봇과 고정 물체 사이에 낄 수 있는 곳.
정의
끼임 지점(pinch point)은 닫히는 틈이 사람 몸의 일부, 가장 흔하게는 손가락이나 손을 가둘 수 있는 모든 위치다. 로봇에서는 팔꿈치가 꽉 접히는 곳이나 손목이 전완에 가까워지는 곳처럼 로봇 자신의 두 링크 사이, 그리퍼 손가락 사이, 또는 로봇과 테이블, 고정구, 벽, 컨베이어 같은 고정 물체 사이에 생길 수 있다. 기계 안전에서는 여러 관련 용어를 쓴다. 신체 부위가 눌리는 압착 또는 협착 위험, 두 모서리가 서로 미끄러져 지나가는 전단 위험, 회전 부품이 재료를 끌어들이는 말림점이 그것이다. 끼임 지점은 갇히는 경우를 아우르는 일상적인 용어다.
끼임 지점은 사람 가까이에서 일하는 로봇에게 특히 중요하다. 열린 공간에서는 무해했을 접촉도 신체 부위가 피할 곳이 없으면 위험해질 수 있기 때문이다. 그래서 협동로봇에 관한 지침은 사람이 움찔하며 물러설 수 있는 일시적 접촉과, 사람이 로봇과 물체 사이에 눌리는 준정적 접촉 또는 협착 접촉을 구분하고, 협착을 더 엄격하게 다룬다. 일반 기계 안전 표준은 특정 신체 부위의 압착을 피하는 최소 틈새를 규정하므로, 한 가지 설계 접근법은 개구부를 압착하지 않을 만큼 크게 하거나 손가락이 들어갈 수 없을 만큼 작게 유지하는 것이다.
끼임 지점은 기계 설계와 동작 모두에 달려 있다. 설계자는 꽉 접히는 것을 막는 링크 형상과 커버, 제한된 관절 범위, 패딩으로 끼임 지점을 줄인다. 프로그래머는 궤적을 고정된 표면에서 멀리 두고, 사람 근처에서 링크가 서로 겹쳐 접히는 자세를 피하고, 틈이 닫히는 곳에서 속도를 줄이고, 정지한 로봇을 움직이거나 역구동하여 갇힌 손을 빼낼 수 있도록 함으로써 끼임 지점을 줄인다. 로봇 프로그램에 대한 자동 검사는 링크 간 거리나 링크와 환경 사이의 거리가 임계값 아래로 떨어지는 자세나 경로를 표시할 수 있다.
중요한 이유
끼임 지점은 로봇 셀의 위험성 평가에서 가장 흔히 식별되는 위험 중 하나이며, 협착은 낮은 힘에서도 높은 압력을 만들 수 있으므로 힘이 제한된 협동 팔에서도 여전히 위험으로 남는다. 하드웨어와 프로그램 양쪽에서 끼임 지점을 찾아내는 것은 사람 가까이에 로봇을 배치하는 모든 사람에게 기본 기술이다.
주요 응용
- 로봇 셀과 협동 작업장의 위험성 평가
- 링크, 커버, 그리퍼의 기계 설계
- 로봇 프로그램과 궤적의 끼임 위험 검사
- 협동 팔 주변의 고정구와 작업면 배치
- 로봇이 움직이는 동안 손을 어디에 두어야 하는지에 대한 작업자 교육
실제 사례
한 기술자가 자연어 인터페이스를 사용해 작업대 위 협동 팔의 픽 앤 플레이스 프로그램을 생성한다. 실행하기 전에 검사 도구가 시뮬레이션에서 계획된 궤적을 단계별로 따라가며 전완과 상완 사이, 그리고 그리퍼와 작업대 표면 사이의 거리를 계산한다. 도구는 작업자의 손이 놓이는 곳 옆에서 그리퍼가 작업대 위 몇 센티미터를 지나가는 동안 팔꿈치가 급격히 접히는 구간을 찾아낸다. 도구는 이를 끼임 지점으로 표시하고, 프로그램은 팔꿈치를 더 펼친 채 위에서 접근하고 마지막 접근에서 속도를 줄이도록 수정되며, 프로그램이 승인되기 전에 검사가 다시 실행된다.
흔한 오해
- 힘이 제한된 협동로봇은 끼임 부상을 일으킬 수 없다 — 손이 표면에 눌려 협착되면, 작은 면적에 집중된 중간 정도의 힘만으로도 해로울 수 있다
- 끼임 지점은 로봇과 주변 환경 사이에만 존재한다 — 로봇 링크, 손목 관절, 그리퍼 손가락만으로도 손가락이 낄 수 있다
- 끼임 지점은 하드웨어로 정해진다 — 같은 로봇도 어떻게 프로그래밍하고 고정구를 어디에 두느냐에 따라 끼임 지점을 만들거나 피할 수 있다
알아야 할 사람
- 로봇 셀 통합업체와 안전 엔지니어
- 로봇 프로그래머와 애플리케이션 엔지니어
- 팔, 그리퍼, 커버의 기계 설계자
- 자동 프로그램 검사 도구를 만드는 연구자
관련 기술
- 위험성 평가(Risk Assessment)
- 충돌 검사(Collision Checking)
- 최소 거리 계산(Minimum Distance Computation)
- 동력 및 힘 제한(Power and Force Limiting)
- 안전 레이저 스캐너(Safety Laser Scanners)
관련 용어
관련 프로젝트
- NASA Ogma: NASA runtime monitor generator for safe robotics and flight systems