로봇 시스템 시험평가

• 평가절차가 "어떤 순서로" 평가하느냐였다면, 이 노트는 "무엇을 어떻게 측정하느냐" — 구체적 시험 항목과 관련 표준
• 핵심 출제 포인트 = 정확도와 반복 정밀도의 구분(ISO 9283), IP 등급 읽는 법, 로봇 안전 표준 번호 매칭(10218·13482), MTBF·가용도 계산

성능 시험 — ISO 9283 (산업용 머니퓰레이터)

산업용 로봇의 성능 지표와 측정 방법을 정한 대표 국제 표준이 ISO 9283이다. 주요 지표:

• 포즈 정확도(Pose Accuracy, AP): 지령한 포즈와 실제 도달 포즈들의 평균 사이의 차이 — "과녁 중심에서 얼마나 벗어났나"
• 포즈 반복 정밀도(Pose Repeatability, RP): 같은 지령을 반복했을 때 도달 포즈들이 서로 얼마나 흩어지나 — "탄착군이 얼마나 모였나"
• 그 외: 경로 정확도·경로 반복 정밀도, 위치 안정화 시간, 오버슈트, 드리프트(장시간 운전 시 특성 변화), 정적 컴플라이언스, 최소 자세 시간

사격 비유 — 정확도: 탄착군의 중심이 과녁 중심에 가까움 / 정밀도: 탄착군 자체가 조밀함. 정밀도는 높은데 정확도가 낮으면(조밀하지만 빗나감) 캘리브레이션으로 보정 가능하다. 산업용 로봇 카탈로그가 주로 반복 정밀도(±0.02 mm 등)를 내세우는 이유다.

측정은 로봇 작업영역 안에 정의된 ISO 시험 큐브 내의 지정 포즈들에서 정해진 횟수를 반복해 통계 처리한다(예: 정확도·반복 정밀도는 30회 반복).

서비스·이동로봇 성능 시험 — ISO 18646

• 서비스 로봇 성능 평가 방법 = ISO 18646 시리즈: 주행(locomotion — 속도, 정지 거리, 경사·단차 극복), 내비게이션(목적지 도달 정확도·장애물 회피), 매니퓰레이션 등
• 이동로봇 시험 항목의 근거 표준으로 기억해 두자

환경 시험

실사용 환경의 스트레스를 견디는지 확인한다.

• 온도·습도 시험: 고온/저온에서의 동작·보관, 온도 사이클
• 진동·충격 시험: 운송·주행 진동, 낙하 충격
• 방진·방수 — IP 등급(IEC 60529): IP 뒤 첫째 숫자 = 방진(0~6), 둘째 숫자 = 방수(0~9). 예: IP54 = 방진 5급(먼지 침투 제한) + 방수 4급(물 튀김 보호), IP67 = 완전 방진 + 일시적 침수 보호
• EMC(전자파 적합성): EMI(방출 — 남을 방해하지 않는가) + EMS(내성 — 남의 방해를 견디는가)

안전 시험과 표준 (번호 매칭 단골)

• 안전 기능 시험 항목: 비상정지(E-stop) 동작, 보호 정지, 속도·힘 제한 모드, 안전 센서(라이트 커튼 등) 연동
• 위험성 평가 = "위험원 식별 → 위험 추정 → 감소 대책(제거 > 방호 > 경고 순)"으로 진행

신뢰성 평가

오래, 고장 없이 도는가를 숫자로 평가한다.

• MTBF(Mean Time Between Failures): 평균 고장 간격 — 클수록 신뢰성↑
• MTTR(Mean Time To Repair): 평균 수리 시간 — 작을수록 정비성↑
• 가용도(Availability): 전체 시간 중 사용 가능한 시간의 비율 (수식 참조)
• 내구 시험(수명 시험), 가속 수명 시험으로 검증

소프트웨어 품질 평가 — ISO/IEC 25010

• SW 품질 특성의 국제 기준
• 기능 적합성, 성능 효율성, 호환성, 사용성, 신뢰성, 보안성, 유지보수성, 이식성의 8특성으로 평가
• 시스템 시험의 비기능 항목을 도출할 때 체크리스트로 활용

정확도 vs 반복 정밀도

flowchart LR
    subgraph A["정확도 AP"]
        T1["지령 포즈 ●"] -- "도달 평균과의 거리" --> M1["도달 포즈 평균 ○"]
    end
    subgraph R["반복 정밀도 RP"]
        M2["도달 포즈들"] -- "산포(흩어짐)의 반경" --> M2
    end
    A -- "낮으면 캘리브레이션으로 보정" --> R

가용도

예: MTBF = 990시간, MTTR = 10시간이면 A = 990/1000 = 0.99 (99%)

1. 같은 목표 포즈 명령을 30회 반복했을 때 도달 위치들이 서로 얼마나 흩어지는지를 나타내는 성능 지표는?

① 포즈 정확도 ② 포즈 반복 정밀도 ③ 경로 정확도 ④ 위치 안정화 시간

2. 보호 등급 IP67에 대한 해석으로 옳은 것은?

① 방수 6급, 방진 7급 ② 완전 방진, 일시적 침수에 보호 ③ 먼지에 무방비, 완전 방수 ④ 고온 6급, 진동 7급

3. 로봇 관련 표준의 연결로 옳지 않은 것은?

① ISO 10218 — 산업용 로봇 안전 ② ISO 13482 — 서비스·개인지원 로봇 안전 ③ ISO 9283 — 머니퓰레이터 성능 시험 ④ ISO/TS 15066 — 로봇 소프트웨어 품질 특성

4. 어떤 로봇의 MTBF가 490시간, MTTR이 10시간일 때 가용도는?

① 90% ② 95% ③ 98% ④ 99%

5. EMC 시험에 대한 설명으로 옳은 것은?

① EMI 시험은 외부 전자파를 견디는 능력을 평가한다 ② EMS 시험은 장비가 방출하는 전자파의 양을 평가한다 ③ EMI는 방출, EMS는 내성을 평가하며 둘을 합쳐 EMC라 한다 ④ EMC는 방수 성능을 포함한다

• 로봇 시스템 평가절차 — 이 시험들을 수행하는 프로세스
• 제어기 소프트웨어 성능시험 — 제어기 수준 성능시험
• 제어기 시험평가 결과 성능 분석 — 측정 데이터의 통계 분석
• 센서 및 구동장치의 성능환경 분석 — 부품 수준의 성능·환경 사양
• 로봇 시스템 통합 설계 — 시험 대상이 되는 통합 시스템
• _MOC 로봇소프트웨어구조설계