건설 로봇-현장 근로자와의 접촉 안전 문제 How hard should construction robots be allowed to hit human workers?

 건설 로봇이 현장에서 인간 근로자를 충분히 정확하게 감지할 수 없다면, 해를 끼치지 않고 얼마나 강하게 부딪힐 수 있는지 아는 것이 중요합니다.

이는 벽돌 쌓기, 도로 포장, 건식벽체 설치 및 철거를 포함한 온갖 작업을 위해 건설 현장에서 로봇과 협동로봇이 점점 더 흔해짐에 따라 인간 근로자의 안전을 개선하는 것을 목표로 하는 새로운 연구 의 출발점이었습니다 .

연구에 따르면 개방형 건설 현장에서 로봇을 위한 안전 지침이 '긴급하게' 필요하다고 합니다(AI를 통해 Ideogram을 통해 생성된 이미지)

미국 연구는 미국 스토니브룩 대학 토목공학과 국립 직업 안전 보건 연구소(NIOSH) 안전 연구 부문과 PILZ Automation Safety의 연구원들이 진행했습니다.

로봇과 협동로봇은 예상치 못한 접촉으로 인해 근로자에게 부상을 입힐 수 있는 잠재력이 있으므로 피해를 방지하기 위해 특정 안전 절차에 따라 작동해야 한다고 경고했습니다.

연구자들은 현대 로봇이 주변 작업자의 움직임을 감지하고 이를 피하는 방법을 알아낼 수 있는 컴퓨터 비전 장치를 포함하여 인간 대응자를 감지하는 데 도움이 되는 도구를 갖추고 있다고 밝혔습니다.

그러나 그들은 현재 건설 활동에는 이러한 기술이 잘 적용되지 않는다고 덧붙였습니다. 건설 환경은 덜 구조화되어 있고 조작 작업이 복잡하기 때문입니다.

정지한 작업자와 움직이는 로봇 사이의 측면 충격에 대한 기계적 모델을 보여주는 다이어그램입니다. 정지 작업자와 이동 로봇 사이의 측면 충격에 대한 기계적 모델. (출처: 인간-로봇 협업 건설 현장에서의 건설 로봇의 안전한 운영)

"건설 현장과 같은 개방형 작업 현장은 로봇이 작업자의 움직임과 환경 변화를 감지하는 데 필요한 모든 센서를 갖추기에 이상적인 환경이 아닌 경우가 많습니다."라고 그들은 말했습니다.

"환경적 교란, 소음, 센서의 부족은 로봇이 주변 위험과 건설 공간에 있는 기존 물체의 움직임을 감지하는 능력에 큰 영향을 미칠 수 있습니다."

건설 현장에서는 근로자의 지속적인 추적이 어렵다.

즉, 로봇은 작업자의 존재를 감지할 수 있지만 개방된 작업 현장에서 모든 방향에서 지속적으로 모니터링할 수는 없습니다. 그리고 작업자의 움직임을 인식할 수 없다면 로봇이 작업자의 자세에 따라 필요한 모든 안전 작업을 수행할 가능성이 낮아집니다.

따라서 건설 현장에서 로봇이 근로자를 피할 수 있다고 믿을 수 없다면 다른 접근 방식이 필요합니다. 연구자들은 이것이 "인간 근로자와 로봇 또는 로봇이 운반하는 건설 자재 사이의 에너지 전달을 조절하는 것"을 포함한다고 말했습니다. 다시 말해, 로봇이 부상을 입히지 않고 인간과 얼마나 세게 부딪힐 수 있는지 알아내는 것입니다.

이 연구에서는 로봇이 벽돌 블록을 운반하면서 작업자에게 예상치 못한 충격을 가하는 두 가지 사례를 살펴보았습니다. 첫 번째는 작업자가 맞아서 원래 위치에서 강제로 밀려나는 경우('맞고 밀림')이고, 두 번째는 로봇이 뒤에서 작업자와 접촉하여 상체는 허리 주위로 앞으로 구부러지고 하체는 움직이지 않는 경우('맞고 구부러짐')입니다.

연구자들은 각 시나리오에서 건조한 건설 현장에서 남성 건설 작업과 로봇 장치 사이의 영향을 모델링하기 위해 복잡한 수학 방정식을 개발했습니다.

정지한 작업자와 움직이는 로봇 사이의 후방 충격에 대한 기계적 모델입니다. 정지 작업자와 이동 로봇 사이의 후방 충격에 대한 기계적 모델. (출처: 인간-로봇 협업 건설 현장에서의 건설 로봇의 안전한 운영)

시뮬레이션 결과에 따르면, '충격을 받고 구부러지는' 상황에서는 로봇의 탑재물이 '충격을 받고 밀려나는' 경우보다 더 큰 접촉력을 피하기 위해 더 느린 속도로 움직여야 합니다.

연구 결과, 로봇이 17kg의 블록을 운반하는 경우 석조 로봇의 최대 속도는 초당 700mm 미만이어야 하고, 25kg의 블록을 운반하는 경우 초당 570mm 미만이어야 한다는 것을 발견했습니다.

그 속도로 이동하면 부상 가능성을 "적절하게 예방"할 수 있다고 밝혔습니다.

한겨레 

안전 지침 필요

결론적으로, "이 접근 방식은 건설 현장에서 로봇을 안전하게 작동시키기 위한 기준 값을 제공할 수 있습니다. 앞으로는 비오는 날씨와 진흙탕과 같은 다양한 시나리오와 다양한 운영 환경에 대한 동적 모델을 개발할 수 있습니다."

이러한 기준 값은 향후 안전 표준을 알리는 데 사용될 수 있습니다. 현재 제조 산업에서 협업 및 모바일 로봇에 대한 안전 표준이 만들어졌지만 건설 분야에서는 아직 그러한 표준이 개발되지 않았습니다.

연구 결과에 따르면 "안전 규정에서 특정 작업을 명확하게 규정하지 않으면 기존 로봇이 운반하는 작업물이 개방형 환경에서 작업하는 동안 인간 근로자에게 부딪힐 수 있다"고 합니다.

"건설 산업은 개방형 건설 현장에서 로봇 장비 사용에 대한 안전 지침이 시급히 필요합니다."

NIOSH의 논문은 올해 초 프랑스 릴에서 열린 제41회 건설 자동화 및 로봇공학 국제 심포지엄(ISARC)에서 발표되었습니다. To read the full paper, click here.

How hard should construction robots be allowed to hit human workers?

https://www.constructionbriefing.com/news/how-hard-should-construction-robots-be-allowed-to-hit-human-workers/8040216.article

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