KPI뉴스 - UNIST "로봇팔 수전증 없애는 PID 제어기 알고리즘 개발"

  • 구름많음세종19.5℃
  • 흐림합천22.9℃
  • 맑음북창원23.1℃
  • 흐림원주19.0℃
  • 흐림고흥22.1℃
  • 구름많음고창군20.5℃
  • 흐림북춘천21.0℃
  • 구름많음장흥21.6℃
  • 구름많음목포21.0℃
  • 구름많음고산20.6℃
  • 맑음양산시22.6℃
  • 맑음의령군21.9℃
  • 흐림충주19.3℃
  • 흐림보령19.5℃
  • 구름많음울산22.0℃
  • 구름많음청주20.6℃
  • 흐림인천20.6℃
  • 흐림서울20.0℃
  • 맑음서청주19.2℃
  • 구름많음의성20.8℃
  • 구름많음거창20.9℃
  • 구름많음영덕21.0℃
  • 구름많음안동19.5℃
  • 구름많음광주21.6℃
  • 흐림군산19.8℃
  • 맑음파주18.7℃
  • 흐림서귀포21.4℃
  • 구름많음영광군20.8℃
  • 맑음김해시21.3℃
  • 흐림울진19.6℃
  • 흐림대구23.1℃
  • 흐림해남21.2℃
  • 구름많음거제21.6℃
  • 구름많음여수22.4℃
  • 구름많음동두천19.5℃
  • 흐림포항23.4℃
  • 구름많음임실19.4℃
  • 구름많음진주19.0℃
  • 흐림전주20.2℃
  • 구름많음천안19.3℃
  • 구름많음상주20.3℃
  • 구름많음산청22.1℃
  • 흐림고창21.1℃
  • 흐림봉화17.2℃
  • 흐림백령도18.3℃
  • 맑음부산21.9℃
  • 흐림강화20.4℃
  • 구름많음남해22.8℃
  • 구름많음부안19.9℃
  • 흐림성산20.2℃
  • 흐림강진군22.3℃
  • 흐림부여20.1℃
  • 맑음창원21.8℃
  • 흐림제천18.1℃
  • 흐림대전19.9℃
  • 구름많음철원19.3℃
  • 구름많음정읍20.3℃
  • 구름많음남원20.6℃
  • 구름많음수원19.2℃
  • 흐림광양시22.0℃
  • 흐림정선군18.3℃
  • 구름많음경주시23.4℃
  • 흐림문경20.4℃
  • 흐림영월18.1℃
  • 흐림동해18.0℃
  • 흐림북강릉17.7℃
  • 흐림이천19.7℃
  • 흐림홍천19.8℃
  • 흐림양평20.1℃
  • 구름많음완도21.8℃
  • 박무흑산도21.4℃
  • 흐림홍성20.4℃
  • 흐림서산19.9℃
  • 구름많음보은18.9℃
  • 흐림구미21.8℃
  • 흐림인제18.0℃
  • 맑음북부산20.4℃
  • 흐림강릉17.8℃
  • 흐림태백16.4℃
  • 구름많음통영21.0℃
  • 구름많음장수18.5℃
  • 흐림대관령14.1℃
  • 구름많음청송군20.0℃
  • 구름많음제주22.3℃
  • 흐림진도군20.8℃
  • 흐림영주19.9℃
  • 흐림보성군22.4℃
  • 비울릉도19.2℃
  • 흐림순창군20.7℃
  • 흐림금산19.2℃
  • 구름많음순천20.0℃
  • 흐림밀양21.6℃
  • 흐림춘천20.2℃
  • 흐림추풍령19.0℃
  • 흐림속초18.0℃
  • 흐림영천22.1℃
  • 구름많음함양군21.3℃

UNIST "로봇팔 수전증 없애는 PID 제어기 알고리즘 개발"

최재호 기자
기사승인 : 2026-01-26 08:58:44
스마트팩토리·재활로봇 적용 가능
로봇공학분야 세계적 권위지 게재

갑자기 무거운 짐을 들어도 덜덜 떨지 않는 로봇팔을 만드는 제어 기술이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 산업 현장 로봇팔 90%에서 쓰는 제어기의 소프트웨어만 업데이트하면 바로 쓸 수 있는 기술이다.

 

▲ 강상훈 교수와 손정우 연구원(제1저자)

 

UNIST는 기계공학과 강상훈 교수팀이 급격한 부하 변동이나 외부 충격에도 로봇팔이 잘 작동할 수 있게 하는 '적응형 PID 제어 알고리즘'을 새롭게 개발했다고 26일 밝혔다.


PID(Proportional–Integral–Derivative) 제어기는 로봇팔의 '운동 신경'을 담당하는 일종의 두뇌다. 로봇팔을 원하는 궤적대로 움직이기 위해 모터로 보내야 하는 힘을 실시간으로 계산해 준다. 구조가 단순하고 명확해 현재 산업 현장 로봇팔의 90% 이상이 이 방식을 사용하고 있다.


문제는 PID 제어 방식의 '융통성'이 부족하다는 점이다. 처음에 설정된 값으로만 움직이기 때문에, 로봇이 드는 물체의 무게가 갑자기 변하거나 외부 물체와 접촉하면 오작동하거나 심한 진동이 발생하곤 했다.


연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 로봇이 오차 정보를 이용해 실시간으로 제어 값을 스스로 조절할 수 있도록 하는 알고리즘을 새롭게 개발했다. 이 알고리즘은 기존의 적응형 PID 기술과 달리 로봇팔 관절의 디지털 센서에서 발생하는 미세한 신호 잡음(양자화 오차)을 상쇄하도록 설계됐다.


연구진이 개발한 기술의 가장 큰 장점은 하드웨어 교체 없이 소프트웨어 업데이트만으로 적용 가능하다는 점이다. 로봇의 복잡한 물리적 정보를 미리 입력하거나 고가의 무게 감지 센서를 추가할 필요가 없다. 이미 PID 제어기가 탑재된 로봇이라면 어디든 즉시 적용할 수 있다.


연구팀은 관절이 2개인 로봇팔에 이 알고리즘을 적용해 로봇팔 자체 무게에 달하는 짐을 들게 하거나, 강한 탄성의 스프링이 연결된 복잡한 환경을 만드는 실험을 진행했다. 실험 결과, 새로운 알고리즘이 적용된 로봇팔은 환경 변화에 맞춰 스스로 제어 값을 조절하며 흔들림 없이 목표 궤적을 따라갔다. 반면 기존 제어 방식은 위치 오차가 커지거나 불안정한 모습을 보였다.


강상훈 교수는 "산업용 로봇의 대다수를 차지하는 PID 제어기의 성능을 획기적으로 개선할 수 있다"며 "작업 환경이 자주 바뀌는 스마트 팩토리뿐만 아니라 사람의 미세한 힘 변화까지 감지해 반응해야 하는 재활 로봇, 휴머노이드 로봇 등 다양한 로봇 분야에 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.

 

연구 결과는 기계 및 로봇 공학 분야의 세계적 권위지 'IEEE/ASME Transactions on Mechatronics'에 이번 달 13일 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단 미래유망융합기술파이오니어사업과 국립재활원 재활로봇중개연구용역의 지원을 받아 수행됐다.

 

▲ 로봇팔 제어 기술의 성능 검증 실험 및 결과 연구그림

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr  

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]