콘크리트의 철근결속작업 자동화 로봇, 철근을 레일로 활용해 이동한다.

일본 치바공업대학과 타이세이건설은 2017년 10월 16일 도쿄 도내에서 회견을 열어 빌딩이나 교량 등 건조물에 사용 콘크리트의 철근을 자동으로 결속하는 자율형 철근 결속 로봇 "T-iROBO Reba"을 개발했다고 발표했다. 2018년도부터 본격적으로 현장 도입으로 로봇 본체의 성능과 사용 편리성, 내구성 등 기능의 향상을 도모하고 철근 결속 작업의 효율화에 의한 철근 공사 생산성 향상을 목표로 한다.

건물에 사용 콘크리트 구조 재료는 철근을 둘러싼 거푸집에 콘크리트를 붓고 만든다. 철근 공사의 작업 중 약 20%를 차지하게 되는 것이 철근의 형상이 유지되도록 교차하고 철 막대를 철사 등으로 묶는 철근 결속 작업이다. 이 작업은 철근의 교차부를 오로지 결속하는 단순 작업을 하는데 작업 범위는 광범위하며 허리를 숙인 자세로 작업을 하므로 근로자에의 부담도 크다.

이번에 발표한 T-iROBO Rebar는 단순 작업이면서 부담이 큰 철근 결속 작업을 과시함으로써 근로자들이 더 복잡한 작업을 할 수 있도록 시간을 확보하기 위한 것이다. "건설 현장 노동자는 2025년에는 128만 명 감소한다고 한다. 건설 업계로서는 신규로 90만 명을 채용하는 한편, 생산성 향상을 목표로 하고 있다. 특히 현재도 건설 근로자가 하는 철근 결속 작업 같은 단순 작업은 야간에도 일을 로봇 기술의 활용으로 해결하고 싶다고 생각하고 있다고 한다.

레이저 거리 센서를 총 14개 탑재 

T-iROBO Rebar는 철근 위를 이동하면서 결속을 하는 철근 교차부를 검출하고, 자동 철근 결속기를 이용하여 철근을 결속하는 자율 이동 로봇이다. 2개의 철근을 철도 레일처럼 만들어 2축인 테이퍼 바퀴에 의해서 이동을 한다(세로 이동). 레일이 되는 철근과 수직으로 교차하는 철근을 감지하면 정확한 결속 부분을 확인하면서 자동 철근 결속기에 의한 결속을 한다. 만일 철근의 끝과 철근이 없는 부분 등이 있으면 그것을 감지하고 평행 링크를 사용하고 다른 레일이 되는 철근에 이동(가로 이동)하고 결속을 반복한다. 이로써 대부분의 철근 교차부를 자동으로 결속할 수 있다.

센서는 단순한 레이저 거리 센서를 이용하고 있다. 주위를 감지하기 위한 로봇의 네 귀퉁이에 2개씩 총 8개, 레일이 되는 철근의 위치를 감지하기 위한 2축인 테이퍼 바퀴의 양쪽 끝에 총 4개, 교차하는 철근을 감지, 결속한 곳을 확인하는 데에 각각 1개로 총 2개, 총 14개이다. T-iROBO Rebar의 개발을 담당했던 치바공업대학 미래로봇기술연구센터(fuRo)연구원의 니시무라 켄지씨는 "레이저 거리 센서는 단순함도 있고, 카메라나 더 복잡한 센서를 사용한 것 보다 저예산이다. 고성능 센서가 있으면 확실히 좋아질 수 있지만, 로봇이 비싸지 쓰지 않는다. 향후 실증 실험에서 레이저 거리 센서 탑재 수도 최적화하겠다"고 말한다.

이동 기구가 된 테이퍼 바퀴는 자동 철근 결속기로 결속을 하는 측의 축을 고정하는 한편, 다른 축은 유연하게 움직이게 된다."이 구조에 의한 철근 결속 시에는 본체가 흔들리지 않게 되는 철근 배근의 오차 흡수도 가능하게 한다고 한다.

T-iROBO Rebar의 외형 치수는 폭40×깊이 50×액 30cm로 전 중량은 20kg 이하. 이동 속도는 새로 이동이 매초 160mm, 가로 이동이 매초 35mm. 용량 174Wh에 교환 가능한 배터리에 의한 5시간 연속 작업이 가능하다.

가격은 "승용차 1대 정도"로 상정

T-iROBO Rebar를 도입하면 철근 공사 전체 공정의 약 2할을 차지하는 철근 통합 작업을 효율화할 수 있다. 또 로봇에 의한 통합 작업과 근로자에 의하여 다른 건설현장 작업을 동시에 진행할 수 있어 철근 공사의 프로세스 자체가 바뀔 가능성도 있다. 철근 공사 전체로는 약 1~2할 정도의 작업 효율 향상을 전망하고 있다.

치바공업대학 상임이사 미래로봇기술연구센터 소장, 후루타 타카시씨는 "철근 통합 작업은 500㎡ 분의 작업을 하는 데 10명의 근로자로 하루 걸린다고 한다. 이를 야간작업을 T-iROBO Rebar을 이용해 대응하고 근로자에게는 로봇에게는 어렵고 보다 복잡한 작업을 할 수 있도록 가능하게 한다"라고 말한다. 또 타이세이건설 본사 기술센터 선진기술개발부 부장의 우에노 준씨는 "최종적으로는 승용차 1대 정도의 가격, 400만~500만 엔으로 구매할 수 있도록 하겠다. 이러한 가격대라면 비교적 단기간에 투자비용을 회수할 수 있을 것"이라고 말했다.