Universal Robots 시리즈

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Overview

항목	내용
제조사	Universal Robots A/S (덴마크, Odense)
설립	2005년
유형	협동 로봇 (Collaborative Robot, Cobot)
시장	산업용 자동화, 연구용
모회사	Teradyne (2015년 인수, USD 2.85억)
글로벌 설치	50,000대 이상 (2020년 기준)

회사 배경

Universal Robots는 2005년 덴마크 오덴세(Odense)에서 Esben Østergaard, Kasper Støy, Kristian Kassow 세 명의 공동 창업자에 의해 설립되었다. 이들은 남덴마크 대학교(Syddansk Universitet)에서 공동 연구를 수행하던 중, 기존 산업용 로봇 시장이 크고 무겁고 비싼 로봇에 의해 지배되고 있다는 문제점을 인식했다.

주요 연혁

연도	이정표
2005	Universal Robots 설립 (Odense, Denmark)
2008	최초의 협동 로봇 UR5 출시, 덴마크/독일 시장 진출
2008.12	첫 번째 판매: Linatex사에 UR5 납품 (CNC 머신 텐딩용)
2012	UR10 출시
2015	UR3 출시 (테이블탑 경량 모델)
2015	Teradyne에 USD 2.85억에 인수
2016	UR Academy 및 UR+ Ecosystem 런칭
2018	e-Series 세대 발표 (Automatica Munich)
2019	UR16e 출시
2020	글로벌 누적 설치 50,000대 달성
2022	UR20 발표 (차세대 대형 페이로드 모델)
2023	UR30 발표 (최대 페이로드 모델)
2024	MiR과 함께 Odense 신사옥 개관 (20,000㎡)

핵심 의의

“세계 최초의 상용 협동 로봇을 개발하여 산업 자동화의 패러다임을 변화시킨 선구자”

1. 협동 로봇 개념의 상용화

Universal Robots는 인간과 로봇이 안전하게 같은 공간에서 협업할 수 있는 협동 로봇(Cobot) 개념을 최초로 상용화했다. 기존 산업용 로봇이 안전 펜스 내에서만 작동해야 했던 것과 달리, UR 로봇은 힘 제한 및 충돌 감지 기능을 통해 대부분의 응용에서 안전 차단 없이 운용 가능하다.

2. 프로그래밍 민주화

직관적인 PolyScope 그래픽 인터페이스와 12인치 터치스크린을 통해 로봇 프로그래밍 진입 장벽을 획기적으로 낮췄다. 전문 로봇 엔지니어 없이도 일반 작업자가 빠르게 로봇을 설정하고 재배치할 수 있다.

3. 생태계 구축

UR+ Ecosystem을 통해 서드파티 개발자들이 호환 제품(그리퍼, 센서, 소프트웨어)을 개발하고 판매할 수 있는 플랫폼을 구축했다. 이는 다양한 엔드이펙터와의 호환성을 보장하고 응용 범위를 확장했다.

4. 덴마크 로봇 클러스터 형성

Universal Robots의 성공은 오덴세를 중심으로 한 덴마크 로봇 클러스터 형성에 기여했다. 현재 덴마크에는 400개 이상의 로봇 기업이 존재하며, 총 매출 28억 달러 이상을 기록하고 있다.

제품 라인업

Universal Robots의 현재 협동 로봇 라인업은 크게 두 세대로 구분된다:

e-Series (2018~): UR3e, UR5e, UR10e, UR16e
차세대 시리즈 (2022~): UR20, UR30 (새로운 조인트 설계 적용)

전체 비교표

출처: Universal Robots 공식 데이터시트

모델	페이로드	리치	무게	반복정밀도	최대 TCP 속도	최대 전력	특징
UR3e	3 kg (6.6 lb)	500 mm (19.7 in)	11.2 kg	±0.03 mm	1 m/s	300 W	테이블탑, 정밀 작업
UR5e	5 kg (11 lb)	850 mm (33.5 in)	20.6 kg	±0.03 mm	1 m/s	570 W	범용, 균형 잡힌 성능
UR10e	12.5 kg (27.5 lb)	1300 mm (51.2 in)	33.5 kg	±0.05 mm	1 m/s	615 W	대형 작업공간
UR16e	16 kg (35.3 lb)	900 mm (35.4 in)	33.1 kg	±0.05 mm	1 m/s	585 W	고페이로드, 컴팩트
UR20	20 kg (44.1 lb)	1750 mm (68.9 in)	64 kg	±0.05 mm	2 m/s	750 W	최대 리치, 차세대
UR30	30 kg (66.1 lb)*	1300 mm (51.2 in)	63.5 kg	±0.1 mm	2 m/s	750 W	최대 페이로드

*UR30은 매뉴얼 조건 충족 시 최대 35 kg (77.1 lb) 지원

공통 사양

모든 UR 협동 로봇 시리즈(e-Series 및 차세대 시리즈)에 적용되는 공통 사양:

항목	사양	비고
자유도 (DOF)	6축 회전 조인트	전 모델 동일
IP 등급	IP54	전 모델 동일
동작 온도	0-50°C (32-122°F)	전 모델 동일
습도	90% RH	전 모델 동일
컨트롤러 주파수	500 Hz	e-Series (CB3 대비 4배 향상)
인터페이스	12인치 터치스크린, PolyScope GUI	전 모델 동일
통신 프로토콜	Modbus, PROFIsafe, EtherNet/IP	전 모델 동일

참고: 차세대 시리즈(UR20, UR30)는 e-Series와 소프트웨어 플랫폼을 공유하며, 세부 사양은 공식 데이터시트 참조

e-Series 모델 상세 (UR3e, UR5e, UR10e, UR16e)

UR3e - 테이블탑 정밀 작업용

소형이지만 강력한 UR3e는 모든 손목 조인트에서 360도 회전, 엔드 조인트에서 무한 회전을 지원한다. 고정밀 조립, 나사 체결, 경량 부품 핸들링에 최적화되어 있다.

UR5e - 범용 협동 로봇

중간 크기의 UR5e는 크기와 파워의 균형이 뛰어나 가장 다양한 응용에 활용된다. 빠른 설정과 쉬운 프로그래밍으로 다품종 소량 생산에 이상적이다.

UR10e - 대형 작업공간

1300mm의 넓은 리치로 팔레타이징, 머신 텐딩, 용접 등 대형 작업공간이 필요한 중량물 작업에 적합하다.

UR16e - 고페이로드 컴팩트

작은 설치 면적 내에서 16kg의 높은 페이로드를 제공한다. 중량 머신 텐딩, 자재 핸들링, 패키징, 나사/너트 체결 등에 이상적이다.

차세대 시리즈 (UR20, UR30)

2022년부터 Universal Robots는 완전히 새로운 조인트 설계를 적용한 차세대 모델을 출시하기 시작했다. 이 모델들은 e-Series의 소프트웨어 플랫폼을 공유하지만, 하드웨어 아키텍처가 근본적으로 다르다.

UR20 - 차세대 플래그십

완전히 새로운 조인트 설계로 더 빠른 사이클 타임과 무거운 하중 처리가 가능하다. 1750mm 리치는 표준 유로 팔레트의 전체 높이를 커버하도록 설계되었다.

UR30 - 최대 페이로드

UR20의 아키텍처를 기반으로 우수한 모션 컨트롤과 리프트 용량을 제공한다. 팔레타이징, 머신 텐딩, 디스펜싱, 품질 검사, 용접 등 다양한 중량 작업에 활용된다.

안전 기능 및 인증

안전 인증

인증	내용
TÜV NORD	ISO 10218-1 인증
ISO 13849-1	Category 3, Performance Level d (PLd)
ISO/TS 15066	협동 로봇 기술 사양 준수

특허 안전 시스템

Universal Robots의 특허 안전 시스템은 8가지 조정 가능한 안전 기능을 제공한다:

조인트 위치 - 각 조인트의 허용 위치 범위 설정
조인트 속도 - 각 조인트의 최대 속도 제한
TCP 위치 - Tool Center Point의 작업 영역 제한
TCP 방향 - 툴 방향 제한
TCP 속도 - 툴 이동 속도 제한
TCP 힘 - 접촉 시 최대 힘 제한
모멘텀 - 로봇의 운동량 제한
전력 - 전체 전력 소비 제한

힘 제한 및 충돌 감지

충돌 시 150N 미만의 힘을 전달하여 대부분의 응용에서 안전 차단 없이 운용 가능
ISO/TS 15066에 기반한 신체 부위별 허용 힘/압력 기준 준수
마인츠 대학교에서 개발한 차트를 참조하여 설계

ISO/TS 15066 기여

Universal Robots의 Global Compliance Officer인 Lasse Kieffer는 ISO/TS 15066 사양을 작성한 ISO 위원회에 참여했다. 이 사양은 협동 로봇 응용에서의 힘, 압력, 속도 한계를 설정하고 4가지 안전한 상호작용 방법을 정의한다:

Power and Force Limiting - 전력 및 힘 제한
Speed and Separation Monitoring - 속도 및 분리 모니터링
Hand-guiding - 핸드 가이딩
Safety-rated Stop - 안전 등급 정지

참고: ISO/TS 15066은 ISO 10218-2:2025에 통합되었으며, “cobot” 용어 대신 “collaborative applications”로 변경되어 로봇 자체보다 사용 방식에 따른 안전성을 강조한다.

산업 표준으로서의 위상

왜 Universal Robots가 산업 표준인가?

시장 점유율: 협동 로봇 시장의 선두 주자로, 글로벌 코봇 시장을 개척
검증된 신뢰성: 50,000대 이상의 설치 기반과 10년 이상의 산업 현장 운용 실적
생태계: UR+ 인증 제품 300개 이상, 광범위한 서드파티 호환성
교육 인프라: UR Academy를 통한 체계적인 교육 및 인증 프로그램
표준 주도: ISO/TS 15066 등 협동 로봇 안전 표준 수립에 직접 참여
오픈 플랫폼: 프로그래밍 인터페이스 공개로 연구 및 개발 친화적

주요 응용 분야

머신 텐딩: CNC, 사출성형기 등 자동화
팔레타이징: 제품 적재 및 하역
조립: 정밀 부품 조립 및 나사 체결
품질 검사: 비전 시스템과 연계한 검사
용접: 협동 용접 응용
연구개발: 대학 및 연구소의 로봇 연구

VLA 연구 활용

Vision-Language-Action (VLA) 모델과 협동 로봇

VLA 모델은 비전, 언어, 행동을 통합된 프레임워크로 결합하여 로봇공학 및 구현된 인공지능(Embodied AI)에서 패러다임 전환을 이끌고 있다.

Open X-Embodiment 데이터셋

Google DeepMind는 20개 이상의 학술 연구 기관과 협력하여 Open X-Embodiment 데이터셋을 구축했다:

22종의 로봇 임바디먼트 (Franka, xArm, Sawyer, Google Robot 등)
500개 이상의 스킬, 150,000개 이상의 태스크
100만 에피소드 이상의 데모 데이터
협력 기관: CMU, ETH Zürich, NYU, Stanford, UC Berkeley, UIUC 등

주요 VLA 모델

모델	개발	특징
RT-2	Google DeepMind	최초의 VLA 모델, 웹 데이터와 로봇 데이터 동시 학습
RT-1-X	Google DeepMind	RT-1 기반, 다중 로봇 데이터로 학습
RT-2-X	Google DeepMind	RT-2 대비 emergent skills 3배 향상
OpenVLA	Stanford 등	7B 파라미터 오픈소스 VLA, RT-2-X 대비 16.5% 성공률 향상
Gemini Robotics	Google DeepMind	20Hz 고주파 모터 제어, 휴머노이드/산업용 로봇 지원

UR 로봇의 VLA 연구 활용

Universal Robots 협동 로봇은 VLA 연구에서 다음과 같은 장점을 제공한다:

접근성: 상대적으로 저렴한 가격과 안전한 운용으로 연구실 환경에 적합
프로그래밍 용이성: ROS 호환 및 다양한 SDK 지원
표준화: 널리 사용되어 연구 결과의 재현성 확보에 유리
그리퍼 호환성: UR+ 생태계를 통한 다양한 엔드이펙터 지원
안전성: 힘 제한 기능으로 데이터 수집 시 안전한 인간-로봇 상호작용

연구 트렌드

VLA-RL: 사전 학습된 VLA 모델을 온라인 강화학습으로 개선하여 분포 외 시나리오 대응
다중 임바디먼트 학습: 다양한 로봇 플랫폼의 데이터를 통합하여 일반화 능력 향상
Fine-tuning: LoRA 등 효율적인 파인튜닝으로 특정 태스크 적응