레인보우로보틱스 반기보고서 (2021.06)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요계약 보고서 작성기준일 현재 해당사항 없습니다.

나. 연구개발 활동 1) 연구개발 활동의 개요 가) 연구개발 조직 개요

당사의 기업부설연구소는 회사 설립연도인 2011년에 연구소로 인정받아 현재까지 운영중입니다. 당사는 협동로봇 연구개발 1년만에 제품 상용화를 이루었으며, 보고서 작성기준일 현재 30명의 연구인력을 확보하였습니다. 당사는 보유하고 있는 제품의 기술 고도화 및 신제품 개발 등을 위해 지속적인 연구개발 투자와 우수 인력확보 등을 통해 세계적인 로봇 제조 회사가 될 수 있도록 노력할 계획입니다. 나) 연구개발 조직 현황 연구개발 조직은 보고서 작성기준일 30명(임원포함)으로 구성되어 있습니다. 당사는 벤처에 적합한 기술지향, 특화 지적 자산 확보에 초점을 맞추고 있으며, 조직현황은 다음과 같습니다.

- 총원 30명 (박사 8, 석사 8, 학사 11, 기타 3)

- 조직 구성 : 연구개발1팀, 연구개발2팀, 연구개발3팀, 연구개발4팀, SI팀, 천문팀 및 미국지점으로 구성됨

연구개발 1팀 : 기구 설계 및 디자인 개발

연구개발 2팀 : 회로 설계 및 펌웨어 개발

연구개발 3팀 : 실시간 운영 시스템 개발 및 UI/UX 개발

연구개발 4팀 : 국책과제 관리, 로봇 인증 및 기타기술용역 수행

SI팀 : F 로봇 시스템 'MiXX' 개발천문팀 : 초정밀 지향 시스템 개발

미국지점 : 협동로봇 및 모바일 로봇 응용소프트웨어 개발

- 기업부설연구소 인정 제 2011310230호(최초인정일 : 2011년 5월 17일)

다) 연구개발비용(단위 : 천원)

구 분	제11기 반기	제10기	제9기	제8기

경상연구개발비	1,577,943	2,021,296	2,777,510	2,887,766

차감: 정부보조금	(353,183)	(721,376)	(1,076,604)	(1,563,186)

연구개발비 / 매출액 비율
[연구개발비용계÷당기매출액×100]	44%	37%	164%	275%

차감계	1,224,760	1,299,920	1,700,906	1,324,580

2) 연구개발 실적 가) 내부과제

연구과제명	연구 기간	연구결과 및 기대효과

인간형 이족보행 로봇 플랫폼 고도화 기술 개발	2018.11~2028.12	안전한 동적 이족보행을 위한 하드웨어 및 알고리즘 개발

3D 얼굴 재구성 시스템 개발	2018.10∼2020.06	정밀 3차원 얼굴 인식 및 모델 생성 스캐너 시스템 개발

SLAM/Navigation 기술 개발	2018.07∼2021.12	실내 천장 기반 고속 SLAM/Navigation 시스템 개발

헙동로봇 핵심 부품 및 응용시스템 개발	2018.06~2021.12	구동기 및 감속기 핵심 부품 모듈 개발

DRC-HUBO v.SEA	2017.01∼2017.12	SEA를 적용한 DRC-HUBO 출시

하모닉드라이브 기반 소형 마운트 시스템 개발	2016.06~2017.05	RST-150H 개발을 통해 제품 출시

직구동 방식 중대형 마운트 시스템 개발	2016.01~2017.12	대한민국 공군 우주물체 감시시스템 4대 납품

휠 기반 인간형 로봇 플랫폼 개발	2013.01~2013.12	DRC-HUBO 개량 버전 개발 및 사업화 성공 후 수출계약 체결

HUBO2 보행 안정화 알고리즘 개발	2011.02∼2012.06	인간형 이족보행 로봇의 운용 가능성 확보

(1) 협동 로봇 핵심 부품 개발

당사의 협동 로봇을 구성하는 대부분의 요소 기술들이 개발 완료된 상태이며, 미확보된 기술은 지속해서 개발하여 내재화하며, 그 이전에는 전문기관에서 개발된 상용품을 활용할 계획입니다. (예, 감속기의 경우 내재화되기 전까지는 다수기업의 하모닉드라이브 감속기를 사용하고, 관련 기술 내재화 후에 자체 감속기를 사용함)

현재 당사에서 유일하게 아직 내재화하지 못한 로봇 핵심 부품은 감속기입니다. 당사는 2018년부터 감속기에 관한 연구를 지속해오고 있으며, 2024년 하반기에 자체 개발한 감속기를 자사의 시스템에 적용하는 것을 목표로 연구에 매진하고 있습니다.

(2) 모바일 매니퓰레이터(SLAM/Navigation 기술 개발)

모바일 로봇에 활용되는 요소 기술은 앞서 기술한 협동 로봇의 요소 기술 개발 계획과 동일합니다. 이와는 별도로 사용자 관점에서 요구 사항을 파악하기 위하여 약 10여대의 1차 시작품을 개발 완료하였으며, 연구기관/전시회/미술관 등 다양한 서비스 분야에 시험적으로 적용하여 기능의 개선 사항을 파악하고 서비스의 방향성을 결정하였습니다. 이를 기반으로 2020년 하반기에 인터페이스 및 기능 고도화 작업을 거쳐 양산 검증이 가능한 형태의 2차 시제품을 개발하였으며, 이후 양산 최적화를 통해 양산품을 개발할 계획입니다. 개발 이후 2021년 하반기부터 협동로봇과 결합된 모바일 매니퓰레이터의 판매를 목표로 하고 있습니다.

(3) 모바일 매니퓰레이터(이동 기술 개발)

이동 기술은 산업통상자원부의“복합 재난상황에 사용가능한 실내 정찰용 로봇시스템 개발”과제를 통해 개발되고 있습니다. 2020년 개발을 완료하여, 현재 사업화를 진행하고 있습니다. 본 개발을 통해 획득되는 이동 기술은 일반적인 모바일 로봇과 이동을 한다는 기능적 공통점이 있지만, 장애물을 극복하고 계단을 승월해야 하는 진보적인 이동 기술입니다.

(4) 로봇 레이저 토닝 시스템

로봇 레이저 토닝 시스템은 의료 장비이기 때문에 기본적으로 식품의약품안전처의 허가를 받아야 국내 판매가 가능하며, 통상 임상 시험 요구 단계에 따라 개발 완료 후 인증 절차만 최소 2년의 시간이 소요됩니다. 로봇 레이저 토닝 시스템은 식품의약품안전처가 제공하는 “신개발의료기기 허가도우미” 지원 제도에 선정되어 이러한 허가 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 토대를 마련하였습니다. 로봇 레이저 토닝 시스템 개발에 필요한 요소 기술은 이미 확보되었거나 협동로봇을 개발하는 과정에서 모두 내재화 될 예정입니다. 모든 요소 기술이 확보되면 이를 기반으로 최적화 과정을 거치게 되며 임상 시험을 거치게 되며 임상 시험은 식품의약품안전처의 허가도우미 프로그램을 이용하여 진행할 예정입니다.

(5) 협동로봇 응용 시스템 개발

당사는 2021년까지 내부과제로 진행하는 협동로봇 자체에 대한 연구개발을 마무리하고 이후 협동로봇의 확산을 위해 다양한 응용 시스템을 개발할 계획입니다. 우선 2021년 출시를 목표로 하는 모바일 매니퓰레이터에 적합한 배터리(DC 전원) 구동 방식의 협동로봇을 개발할 예정입니다. 기존의 협동로봇은 AC 전원 기반으로 동작하는 시스템입니다. 모바일 로봇은 광범위한 공간 안에서 운용이 되기 때문에 전원선을 장착하여 운용될 수 없으며 따라서 배터리를 전원으로 하여 운용이 됩니다. 이에 따라 배터리 전원하에서 운용 가능한 협동로봇의 개발이 필요합니다.

MiXX 브랜드로 진행하는 “협동로봇 이용 혼합음료 제조 시스템”을 표준화하여 다양한 환경에서 활용할 수 있는 시스템을 개발할 예정입니다. 커피, 탄산음료, 과일 주스, 밀크티, 전통차 등을 제조하기 위해 필요한 요소를 각각 모듈화하고 모듈화된 서브-시스템을 사용자가 조합하여 원하는 시스템을 구성할 수 있도록 표준화하는 것입니다. 이러한 모듈 시스템을 개발하면 현재 공급되는 식음료 제조 시스템의 가격을 획기적으로 낮출 수 있으며 다양한 활용처를 확보할 수 있습니다.

나) 정부 지원 과제

연구과제명	연구기간	주관부서

물류창고 내 사람이 작업하는 선반 피킹에 최적화된 엘리베이션 가능한 모바일 오더피킹 로봇기술 개발	2021.04.~2024.12.	산업통상자원부한국산업기술평가관리원

가반하중 500g급 고정밀 협동로봇 기술 개발	2021.04.~2024.12.	산업통상자원부한국산업기술평가관리원

선진 디자인 프로세스 도입 및 협동로봇의 활용성과 편의성 증대를 위한 디자인 개발	2018.04~2020.12	산업통상자원부
한국산업기술평가관리원

인간형 로봇과 미디어 서비스로봇을 활용한 2018 평창 올림픽 지원사업	2017.05~2018.03	한국로봇 산업진흥원

고속 고출력 로봇 플랫폼 기반 보행 조작 성능 고도화를 위한 핵심부품 및 로봇 지능 원천기술 개발	2016.10~2021.12	산업통상자원부
한국산업기술평가관리원

복합 재난 상황에 사용가능한 실내 정찰용 로봇 시스템 개발	2016.07~2020.06	산업통상자원부
한국산업기술평가관리원

DRC(DARPA Robotics Challenge)임무 수행용 로봇 플랫폼 및 로봇 이동/작업 지능 개발	2014.08~2015.10	한국산업기술평가관리원

구난 로봇 운동제어 시뮬레이터 개발	2013.06∼2019.06	국방과학연구소

재난업무 수행을 위한 휴머노이드 로봇 기능 고도화 기술개발	2013.03~2014.05	한국산업기술평가관리원

(1) 인간형 이족보행 로봇 플랫폼 고도화 기술개발

현재 이족 보행 로봇 기술 분야에서 최고 수준의 기술을 보유하고 있는 곳은 미국의 보스턴 다이나믹스이며, 그다음은 일본 혼다입니다. 당사의 기술력은 세계 3위 수준으로 판단하고 있으며 최고 수준의 기술력을 확보하고 경쟁력을 높이기 위해 2016년부터 “고속/고출력 로봇 플랫폼 기반 보행/조작 성능 고도화를 위한 핵심 부품 및 로봇 지능 원천 기술개발”이라는 연구 주제로 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업에 참여하고 있습니다. 본 연구는 카이스트, 한국전기연구원, 서울과학기술대학교 및 국민대학교와 협동으로 진행하고 있으며 약 150억의 연구비가 투자되고 있습니다.

이족 보행 로봇 플랫폼이 양산화되어 일반인들이 활용할 수 있는 목표 시점은 2028년이며 그 사이에는 시제품 위주로 연구용이나 특수목적용으로 활용됩니다. 따라서, 미시적인 관점에서의 개발 계획보다는 거시적 관점에서의 개발 계획이 중요합니다.

이족보행 로봇 플랫폼 개발 계획표(1/2)

기술명	2018년	2019년	2020년	2021년	2022년

이족보행알고리즘	평탄면 보행	비평탄면 보행	단절면 보행
(계단, 사다리 등 )	평탄면 주행	평탄면 주행

모션생성알고리즘	-	자가 충돌 방지 알고리즘	역기구 해석 알고리즘	중력 보상 및 컴플라이언스 제어 알고리즘	정적 전신제어알고리즘

구동시스템	-	구동기/감속기 내재화
(선진 기술 대비 80%)	-	-	구동기/감속기 내재화
(선진 기술 대비 100%)

센서시스템	-	힘-토크 센서	IMU, SLAM/Navigation	3차원 영상 센서	실내 GPS

통신시스템	100Mbps 기반	-	-	1,000Mbps 기반	-

제어시스템	-	실시간 운영체제 프레임워크	-	GPOS 기반 실시간 운영체제(alpha)	GPOS 기반 실시간 운영체제(beta)

전원시스템	-	-	3시간 연속 사용	-	-

인공지능	-	기반 기술 연구	-	음성 인식	-

이족 보행 로봇 플랫폼 개발 계획표(2/2)

기술명	2023년	2024년	2025년	2026년	2027년	2028년

이족보행알고리즘	비평탄면 주행	통합 보행
(성인 수준 운동능력)	보행 실패 보상 및 복구 알고리즘	실 환경 적용시험	양산화	-

모션생성알고리즘	동적 전신제어 알고리즘	실 환경 적용시험	양산화	-	-	-

구동시스템	-	-	-	구동기/감속기 내재화
(선진 기술 대비 120%)	양산화	-

센서시스템	-	외력 감지 센서	실 환경 적용시험	양산화	-	-

통신시스템	-	10Gbps 기반	실 환경 적용시험	양산화	-	-

제어시스템	GPOS 기반 실시간 운영체제 (release)	Software Development Kit(alpha)	Software Development Kit(beta)	Software Development Kit(release)	-	-

전원시스템	5시간 연속 사용	자동 충전 시스템	-	-	양산화	-

인공지능	문맥 인식	환경 및 사물 인식	데이터베이스 구축	1차 실 환경 적용시험	2차 실 환경 적용시험	양산화

(2) 마찰 구동형 감속기 개발

기존의 치형을 마이크로 텍스쳐링으로 대체하여 경량 박형 구조로 높은 역 구동성, 제로 백래쉬, 저진동을 구현하여 인간-로봇 상호작용 시 안전하고, 효율이 높은 감속기의 개발을 한국생산기술연구원과 함께 수행하고 있습니다.

감속기는 구동원(모터)의 회전수를 필요한 회전수로 감속하여 더 높은 토크를 얻을 수 있도록 만들어진 것이라고 할 수 있습니다. 작용하는 위치에서 요구되는 힘이 크기 때문에 구동원에서 들어오는 힘을 증폭하기 위하여 감속 장치를 사용합니다. 이러한 감속 장치에는 유성기어열, RV, 하모닉드라이브와 같은 감속기들이 있으며 정확한 회전 각도와 토크를 전달하기 위해 기어 이빨(Gear teeth)를 사용합니다. 기어이빨을 작게 만들수록 정확한 회전 각도를 전달할 수 있을 뿐만 아니라 백래쉬와 같은 문제를 방지 할 수 있습니다. 과거의 산업용 로봇을 위해 만들어진 감속기는 높은 정확도와 강성 위주로 설계되어 역 구동성이 떨어지고 외부환경에 순응하지 못하는 단점이 있습니다. 정밀하지 못한 기어 이빨은 백래쉬를 유발하고 높은 마찰력으로 효율이 떨어지며 진동을 유발할 수 있습니다. 그리고 기어 이빨 개수에 따라 기어의 크기가 결정되어 설계 시 사이즈에 대한 자유도가 낮아지는 단점이 있습니다.

로봇 기술의 발달로 인간이 생활하는 환경에서 로봇의 사용이 증가하는 추세이며 외부환경과의 상호작용을 용이하도록 할 수 있는 높은 역 구동성을 갖는 감속기가 필요합니다. 그리고 산업용 로봇의 감속기는 기어 이빨의 최대 허용 토크 이내에서 제한 없이 전달하는 토크로 사물이나 사람에 부딪쳤을 때 사고를 발생 시킬 수 있으므로 적절한 토크 한계를 지닌 감속기 개발은 이러한 문제를 해결 할 수 있습니다. 기어 이빨을 사용하지 않은 신개념 감속기는 고효율, 고정밀, 저소음, 저진동, 고감속, 소형, 경량의 특성을 만족시킬 수 있습니다.

(3) 감시·수색 임무용 사족보행 로봇 시스템 기술개발

감시 ·정찰 ·수색 임무용 사족보행 로봇 시스템 기술개발 과제는 한국지형 환경에 활용 가능한 자율보행기술과 목표 작전 시간 동안 운용 가능한 감시 ·정찰 ·수색 임무용 전기모터방식 사족보행 로봇 시스템 기술을 개발합니다. 본 연구과제에서 당사는 임무 수행에 최적화된 맞춤형 고기동/고효율 사족보행 로봇을 위한 전기모터, 감속기, 전장부, 기구부 핵심부품 개발을 하는 것입니다. 본 과제는 레인보우로보틱스, 한국과학기술원 등이 참여하여 개발하고 있습니다.

(4) 물류창고 운영 효율화를 위한 모바일 물류 핸들링 로봇 상용화 핵심기술 개발기존 물류창고 인프라 활용을 극대화하여 시설 투자비를 최소화함으로써 규모가 작은 중소 물류업체의 경쟁력 강화를 위한 한국형 물류창고 운영 효율화가 가능한 모바일 물류 핸들링 로봇의 상용화와 그 핵심기술을 개발합니다. 본 과제에서는 물류창고 환경에서의 효율화를 위해 수평 작업에 충분한 강성을 확보하고 작업 대상물의 다양한 형상에 대응하기 위한 실용적인 솔루션을 개발할 예정입니다. 그 중 그리퍼는 대상 물체에 따라 다양한 방식으로 활용될 수 있도록 3개의 dextrous한 손가락과 그 중심부에 흡착장치를 내장한 형태로 제작할 계획이며, 이는 책꽂이에 빽빽하게 채워진 책을 피킹하는 등 극단적인 상황에서의 작업까지 처리할 수 있도록 제작됩니다.당사는 공동연구개발기관인 한국생산기술연구원 등과의 협업을 통해 다양한 형태의 물건이 공존하는 물류창고 환경에서 최적화된 솔루션을 제공할 수 있도록 지속적인 연구개발을 수행하고 있습니다. (5) 소형고정밀 협동로봇 기술 개발 소형 고정밀 협동로봇은 설치 면적이 작고, 가벼워 공정 변경 시 유연하고 이전설치가 쉽습니다. 또한, 비전문가도 쉽게 활용이 가능한 소프트웨어를 탑재하여 산업용로봇이나 일반 협동로봇에 비해 사용이 용이하고, 팔 길이가 짧지만 고정밀 작업이 가능하다는 장점이 있습니다. 다만, 로봇시장은 산업용로봇과 일반 협동로봇이 대부분의 점유율을 가지고 있으며, 소형 협동로봇 시장은 아직 형성 초기단계에 있습니다. 현재 제조산업 트렌드가 중공업 및 기계부품의 제조와 조립 위주의 산업에서 첨단 IT, 전자, 의약, 바이오 등의 산업으로 전환함에 따라 경량물에 대한 정밀한 로봇 작업의 수요가 증가하고 있습니다. 당사는 이에 대응하기 위해 당사는 소형고정밀 협동로봇의 연구개발을 통해 경량물의 정밀작업이 필요한 제조 분야는 물론 교육 및 연구분야, 검체채취, 검사진단 비대면 서비스 등 다양하게 활용이 가능하도록 본 연구과제를 통해 연구개발을 수행할 계획입니다.