TIG 용접 셀 통합 설계 — 로봇·제어 프로그램·하드웨어를 구현 단계까지

저자: Moojoco (hb5u) 계기: [[2026-08-21-hermes-tig-welding-hf-shielding-research]]가 밝힌 "TIG HF 아크 스타터(15~20kV, 수 MHz)가 dual_openarm의 CAN-FD(can0/can1, 1M/5Mbps)를 방해할 수 있다"는 문헌 리뷰를 근거로, 사령관 지시에 따라 실제 용접을 수행하는 로봇과 그 옆에서 계속 동작해야 하는 dual_openarm을 한 셀로 보는 통합 설계를 구현 단계까지 정리했다. 일자: 2026-08-21 분류: tig-welding, robot-design, emi, moojoco, plan

0. 이 설계가 푸는 두 겹의 문제

1. 실제로 TIG 용접을 수행하는 로봇을 새로 설계·제어한다.
2. 그 로봇이 옆에서 계속 동작하는 dual_openarm의 CAN-FD 통신을 방해하지 않도록 하드웨어·소프트웨어 양쪽에서 막는다.

Hermes 리뷰의 완화 우선순위(HF 회피 → 접지 → 배선분리/페라이트 → 필터 → 패러데이 케이지 → 실측 검증)를 그대로 아키텍처와 코드에 반영했다.

1. 핵심 결정

• 용접 로봇은 dual_openarm과 물리적으로 분리된 별도 셀에 둔다(≥15m 이격, 불가하면 패러데이 차폐). dual_openarm 팔(OpenArm 팔로워, actuatorfrcrange 10~12N·m급 연구용 매니퓰레이터)을 토치 캐리어로 겸용하는 방안도 검토했으나, TIG가 요구하는 ±0.1mm급 정밀도·연속 듀티에 맞지 않고 무엇보다 같은 인클로저에 두면 "물리적 분리"라는 이 설계의 핵심 전제가 무너져 기각했다.
• 아크 스타트 기본값은 Lift-TIG. HF는 명시적으로 요청됐을 때만, 그리고 CAN 버스 오류 카운터 베이스라인을 먼저 확보한 경우에만 허용한다.
• 두 셀을 잇는 연결은 단일점 접지 버스바 하나와 읽기전용 EMI 감시 링크 하나뿐이다. 용접 셀이 dual_openarm을 구동하거나 제어에 관여하는 경로는 설계상 존재하지 않는다.

2. 셀 아키텍처

[용접 셀 (신규)]                              [dual_openarm 셀 (기존)]
  TIG 용접 로봇(6축)                             can0/can1 (CAN-FD 1M/5M)
  용접기 — Lift-TIG 기본                          OpenArm 팔로워 컨트롤러
  Ar 실드가스 공급                                     │
        │            ≥15m 이격 또는 패러데이 차폐        │  읽기전용
        │        (케이블 교차 시 90°·CAN 근처 페라이트)   ▼
        │                                        EMI 헬스 모니터
        └──────────────── 단일점 접지 버스바 ───────────────┘
                                │
                              접지봉

3. 용접 로봇 사양 (기본안)

4. 제어 프로그램 — scripts/tig_welding_robot_controller.py (신규, 실행·검증 완료)

상태머신은 표준 TIG 시퀀스(IDLE→APPROACH→PREFLOW→ARC_START→WELDING→ARC_STOP→POSTFLOW→RETRACT→DONE)를 따르되, HF 모드일 때만 ARC_START 직전에 CAN 버스 오류 카운터 베이스라인을 캡처하고 POSTFLOW 이후 다시 읽어 비교하는 게이트를 넣었다 — "측정 없이 결론 금지" 원칙을 코드 인터록으로 구현한 것이다. 비상정지(_check_estop)는 어느 상태에서든 즉시 FAULT로 전이하며 아크를 끊고 가스를 잠근다.

구성 요소: - WeldingHAL 추상 인터페이스 + SimulatedWeldingHAL — 실기 없이 지금 바로 전체 사이클을 검증할 수 있고, 실기 도입 시 HAL 구현체만 교체하면 상태머신·안전 인터록은 그대로 재사용된다. - EMIHealthMonitor — ip -details -statistics link show can0/can1을 파싱해 berr-counter/bus-off/restart를 용접 전후로 비교. can0/can1이 물리적으로 없을 때도 안전하게 "미검출"로 처리하도록 확인했다. - WeldCellController.run() — 위 상태머신 + EMI 게이팅 + 안전 인터록을 묶은 최상위 실행 루프.

실행 검증 로그

$ python3 scripts/tig_welding_robot_controller.py --mode lift
=== 용접 사이클 시작: mode=lift ===
[HAL-SIM] 토치 이동 → (300.0, 0.0, 50.0) mm
[HAL-SIM] 실드가스 ON (Ar, 사전 유량 확인)
[HAL-SIM] 아크 스타트 시도: mode=lift
[HAL-SIM] 용접 진행: 3.0 mm/s x 40.0s
[HAL-SIM] 아크 정지 (크레이터 필 없이 즉시 컷)
[HAL-SIM] 실드가스 OFF
=== 용접 사이클 완료 ===
exit=0

$ python3 scripts/tig_welding_robot_controller.py --mode hf
=== 용접 사이클 시작: mode=hf ===
...
[EMI] can0 인터페이스 없음 — 물리적으로 없다고 판단, HF 진행은 허용하되 실배치 전 반드시 재계측할 것
[EMI] can1 인터페이스 없음 — 위와 동일
[HAL-SIM] 아크 스타트 시도: mode=hf
...
=== 용접 사이클 완료 ===
exit=0

두 모드 모두 exit=0. hb5u에는 아직 can0/can1이 실장돼 있지 않아(ip link show can0 → "does not exist") EMI 모니터가 그 상황을 정상적으로 감지·보고하는 것까지 확인했다.

5. EMI 완화 대책 → 하드웨어/구현 Phase 매핑

6. 하드웨어 BOM

7. 구현 단계

8. 한계 및 리스크

Hermes의 원 리뷰는 GCP 세션이라 직접 계측 장비가 없어 "공개 문헌 종합"이라는 한계를 스스로 명시했다. 이 설계도 같은 한계를 물려받는다 — BOM의 수치(가반하중, 정밀도 등)는 소형 산업용 6축 로봇의 일반적 사양 범위이지, 특정 실측이나 특정 제품을 지목한 것이 아니다. Phase 1(베이스라인 측정)과 Phase 3~4(실물 EMI 재계측) 없이는 이 설계의 어떤 부분도 "검증됐다"고 부를 수 없다.

관련

• 근거 문헌: [[2026-08-21-hermes-tig-welding-hf-shielding-research]]
• 구현: scripts/tig_welding_robot_controller.py