직각좌표 로봇
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직각좌표 로봇(영어: Cartesian Coordinate Robot, 직교좌표형 로봇)은 각 관절이 회전 운동 대신 직선 운동(prismatic joint)만을 하며, X, Y, Z 축이 서로 직각(90도)을 이루는 좌표계 상에서 움직이는 산업용 로봇이다. 작업 영역(workspace)은 직선, 직사각형, 또는 직육면체 형태를 갖는다.
구성 요소[편집 | 원본 편집]
- 축(axis): 일반적으로 X축, Y축, Z축. 필요한 자유도에 따라 축 수가 조정됨
- 이동 슬라이더(slider) 또는 리니어 가이드(linear guide): 축을 따라 이동하는 부분
- 동력 전달 요소: 볼 스크루(ball screw), 랙 앤 피니언(rack & pinion), 타이밍 벨트, 선형 모터 등
- 프레임(base frame): 축과 슬라이더를 지지하며 직각 구조를 유지
- 제어기(controller) 및 센서: 위치 피드백, 원점 복귀(zero return), 제한(limit) 센서 등이 포함됨
- 엔드 이펙터(end‑effector): 그리퍼, 흡착 패드, 용접토치 등 목적에 따라 다양한 작업 도구
종류 및 형태[편집 | 원본 편집]
- 1축(단축) 직각좌표 로봇: X, Y 혹은 Z 중 하나 축만 있는 단순 형태
- 2축 직각좌표 로봇: 두 축을 조합하여 평면상에서 움직임
- 3축 직각좌표 로봇: X, Y, Z 축 모두 사용, 3자유도로 공간 내에서 움직임
- 4축 이상: 3축 직선 운동 + 회전축(θ) 등을 추가하여 필요한 방향 조정 가능
- 갠트리(gantry) 로봇: 대형 작업영역을 커버할 수 있도록 두 측면 또는 구조물이 지지하는 형태의 직각좌표 로봇
- 클린룸 적용형 직각좌표 로봇: 반도체, LCD, 제약 등 청정환경 필요 분야에서 먼지·입자 유출을 최소화한 구조
장점[편집 | 원본 편집]
- 구조가 단순하여 설계 및 유지보수가 쉬움
- 운동 경로가 축들마다 독립적이어서 제어가 비교적 단순
- 반복 정밀도(repeatability)가 높음
- 작업 범위(workspace)가 직각 좌표계 형태로 예측 가능하고 계산이 수월함
- 자유도 수가 적은 경우 비용 대비 성능 효율이 좋음
단점[편집 | 원본 편집]
- 관절형 로봇(articulated robot) 등에 비해 기동성(mobility) 제한이 있음
- 큰 작업 영역을 원하는 경우 프레임이 커지고 무거워지며 구조적 제약이 커질 수 있음
- 회전운동(rotation)이 필요한 작업에서는 회전축을 추가해야 하므로 구조 복잡성과 비용 증가
- 속도나 가반하중(payload) 측면에서 일부 회전관절 기반 로봇보다 불리할 수 있음
응용 분야[편집 | 원본 편집]
- 픽 앤 플레이스(pick-and-place), 부품 이송(conveying) 자동화
- 검사, 분류(classification), 포장(packaging)
- 용접, 절단, 접착, 도포(dispensing) 등의 정밀 작업
- 반도체·LCD 제조공정, 클린룸 환경에서의 자동화
- 대형 물체를 이동·정렬하는 갠트리 타입 시스템
고려사항 및 선택 기준[편집 | 원본 편집]
- 필요한 자유도 수 및 작업영역 크기
- 축별 이동 거리(stroke) 및 가반하중(payload)
- 속도와 가속도 및 반복 정확도
- 제어 방식 (서보, 스테퍼, 선형 모터 등)
- 환경 조건 (청정도, 먼지, 온도, 습도 등)
- 유지보수 및 설치 공간
