로봇 공학 및 자동화 : 응용, 동향 및 사회적 영향에 대한 포괄적 인 분석

초점 : 유럽의 로봇 공학 및 자동화 초점

로봇 공학과 자동화는 오늘날 단순한 키워드 그 이상입니다. 비즈니스, 사회 및 우리의 일상 생활의 심오한 변화의 원동력입니다. 제품이 제조되고 서비스가 제공되는 방식, 직장 및 우리가 서로 상호 작용하는 방식, 로봇 공학 및 자동화는 세상을 빠른 속도로 재 설계합니다.

이 포괄적 인 보고서는 독일과 유럽에 특별한 초점을두고 로봇 공학 및 자동화의 핵심 개념, 다양한 응용 분야 및 교차 부문 효과를 밝힙니다. 우리는 인공 지능 (KI), 협업 로봇 (COBOT), 자율 시스템 및 휴머노이드 로봇과 같은이 혁명을 이끌어내는 주요 기술을 다룰 것입니다.

우리는 물류 및 생산에서 건설 및 건강 관리, 교육, 이동성 및 농업에 이르기까지 다양한 부문에 미치는 영향을 조사 할 것입니다. 결국, 우리는 이러한 기술의 장점과 단점을 분석하고 중요한 질문을 할 것입니다. 어떻게 로봇 공학과 자동화를 책임감있게 사용하여 경제적으로 성공하고 사회적으로 모든 미래를 형성 할 수 있습니까?

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로봇 공학 및 자동화 - 정의 및 경계

로봇 공학과 자동화라는 용어는 종종 동의어로 사용되지만 효과의 범위를 완전히 파악하기 위해서는 그들 사이의 미세한 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

핵심 개념과 원칙

오토메이션

본질적으로, 자동화는 인간의 개입을 최소화하거나 최소한의 공정이나 절차를 제어하고 수행하기 위해 기술의 사용을 말합니다. 이것은 기계적, 전자 또는 컴퓨터 보조 시스템을 통해 수행 될 수 있으며 작업을 부분적으로 또는 완전히 자율적으로 수행하는 것을 목표로합니다. 자동화의 주요 목표는 효율성, 일관성 및 보안을 향상시키는 것입니다.

자동화는 결코 새로운 개념이 아닙니다. 공장이나 컴퓨터 제어 기계의 어셈블리를 정확하게 생각해보십시오. 그러나 현대 자동화는 이러한 전통적인 사례를 훨씬 뛰어 넘습니다. 또한 사무실의 반복적 인 작업을 자동화하는 RPA (Robotic Process Automation)와 같은 소프트웨어를 통한 디지털 프로세스 자동화도 포함됩니다.

독일에서는 표준화 기관이 시스템이 안전하고 효율적으로 작동하도록 자동화 방법 및 프로세스의 정의 및 표준화에 중요한 역할을합니다.

로봇공학

로봇 공학은 학제 간 과학 및 공학 분야로 로봇의 설계, 건축, 운영 및 사용을 다루고 있습니다. 역학, 전자 제품, 컴퓨터 과학 및 수학에 대한 지식을 통합하여 자율적으로 작업을 수행 할 수있는 지능형 기계를 만듭니다.

로봇은 본질적으로 주변 환경을 인식하고 결정을 내리고 행동을 수행 할 수있는 시스템입니다. 현대 로봇은 센서를 사용하여 환경에 대한 정보, 액추에이터, 움직임이나 행동을 수행하고 복잡한 제어 시스템을 수집하여 결정을 내리고 행동을 조정합니다.

국제 로봇 연맹 (IFR)은 주로 생산에 주로 사용되는 산업 로봇과 인간이나 기관에 서비스를 제공하는 서비스 로봇을 근본적으로 구별합니다.

로봇

로봇은 환경과 상호 작용하는 물리적 또는 가상 장치입니다. 물리적 로봇은 센서를 사용하여 환경에 대한 정보, 액추에이터, 움직임이나 행동을 수행하고 의사 결정 및 제어 작업을 수행하는 정보 처리 시스템을 수집합니다. 물리적 작업이나 결정을 내릴 때 사람들을 대체 할 수 있습니다. 산업용 로봇은 생산에 사용하도록 설계되었으며 서비스 로봇은 사람이나 기관에 서비스를 제공합니다. Cartesian, Scara, Delta, Knickarm 또는 Collaborative Robots와 같은 다른 디자인이 관절과 움직임 축이 다른 디자인이 있습니다. 로봇 암 자체 외에도 기능적인 로봇 시스템에는 엔드 이펙터 (그립퍼, 도구), 제어, 센서 및 안전 조치가 필요합니다.

로봇 공정 자동화 (RPA) :

물리적 로봇과 달리 RPA는 소프트웨어 시스템의 사용자 인터페이스와 인간의 상호 작용을 모방하는 소프트웨어 응용 프로그램입니다. RPA 봇은 양식 작성, 데이터 복사 또는 구조화 된 문서에서 정보 처리와 같은 정기적이고 반복적 인 디지털 작업을 수행합니다. 그들은 일상적인 과제를 위해 완벽하게 일하고 이러한 특정 활동을 위해 인간 근로자보다 저렴하게 일합니다. 따라서 RPA는 디지털 공간에서 프로세스 자동화의 한 형태입니다.

서비스

이 분야에는 인간의 복지 또는 기관을위한 산업 생산 외부에서 부분적 또는 완전히 자율적 인 서비스를 제공하는 로봇이 포함되어 있습니다. 훈련 된 직원 (예 : AMR, 의료 로봇과 같은 물류 자동차 로봇), Laypersons (예 : Dusting Robot)가 사용하는 개인 또는 국내 서비스 로봇이 운영하는 전문 서비스 로봇을 구별합니다. 중앙 연구 및 개발 분야는 인식, 내비게이션, 조작, 인간-로봇 상호 작용 (MRI) 및 보안입니다.

핵심 원칙

로봇 공학 및 자동화는 다음을 포함한 여러 핵심 원칙을 기반으로합니다.

• 인식 : 카메라, LIDAR 및 강도 센서와 같은 센서를 통해 환경을 파악할 수있는 기능.
• 내비게이션 : 해당 지역의 이동 및 현지화 기능.
• 조작 : Griffan 또는 Tools의 물체와 물리적으로 상호 작용하는 능력.
• 통제 및 규제 : 움직임과 행동을 통제하는 능력.
• 보안 : 안전한 운영, 특히 사람들이 가까운 사람들을 보장합니다.
• 자율성 : 인간의 개입없이 작업을 수행하는 능력.
• 지능/인식 : AI에 의해 실현되는 결정을 내리고 변화된 조건에 적응하는 능력을 배우는 것.

로봇 공학과 자동화의 관계와 시너지

로봇 공학과 자동화는 서로 밀접하게 연결되어 서로를 보완합니다. 로봇 공학은 종종 실제 작업을 자동화 할 때 실제 세계에서 자동화를 실현하는 수단입니다. 자동화는 프로세스를 제어하기 위해 기술 사용을 설명하는 가장 중요한 개념입니다.

자동화 된 로봇 시스템은 로봇 자체, 센서, 컨트롤, 소프트웨어와 같은 다양한 구성 요소를 통합하여 작업을 독립적으로 수행합니다. 시너지 효과는 로봇 공학이 행동 (행동)을 제공하는 반면 소프트웨어, 제어 시스템 및 AI를 기반으로하는 자동화 기술은 인텔리전스, 조정 및 제어를 제공한다는 것입니다. RPA는 디지털 작업 프로세스를 자동화하고 실제 로봇은 물리적 프로세스를 자동화합니다. 둘 다 자동화의 일반적인 용어에 속합니다.

그러나 특히 AI 및 소프트웨어 정의 시스템의 발전으로 인해 용어 간의 경계가 점점 더 흐려지고 있습니다. 현대 로봇 공학에는 종종 본질적으로 고도로 개발 된 자동화 기능이 포함되며, 그 반대의 고급 자동화 시스템은 종종 물리적 로봇 암, 모바일 플랫폼 또는 소프트웨어 봇이므로 로봇 요소를 통합합니다. 초점은 순수한 형태 (하드웨어 대 소프트웨어)에서 작업의 자율 실행 능력으로 이동합니다. 따라서 "지능형 자동화"는 다양한 기술에 의해 실현되는 높은 수준의 주제가됩니다.

동시에 로봇 공학의 개념이 확장되고 있습니다. 이는 기본 자동화 및 AI 기술에 의해 구동되는 자율적 인 작업을 수행 할 수있는 기능을 기반으로하는 기능적 관점을 반영합니다. 이 개념적 확장은 각각의 맥락에서 정확한 정의가 필요합니다 (예 : 산업 자동화 대 서비스로 보트 족 대 프로세스 자동화).

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교차 부문 응용 프로그램 및 효과

로봇 공학 및 자동화는 단일 산업에 국한되지 않지만 점점 더 많은 부문에서 사용됩니다. 그러나 특정 구현과 효과는 업계에 따라 다릅니다.

물류 센터

일반적인 역할 및 응용 프로그램

글로벌 GDP의 약 10%를 차지하는 물류 산업은 숙련 된 근로자의 부족에 대응하고 효율성을 높이며 창고, 운송 및 배송의 정확성을 향상시키는 데 어려움을 겪고 있습니다. 자동화가 핵심입니다.

일반적인 응용 프로그램에는 무인 운송 시스템 (FTS/AGV) 및 AMR (Autonomous Mobile Robots), 자율 모바일 로봇 (AMR), 포장 (포장, 분류, 팔레트 및 묘사 및 트럭 또는 팔레트)을로드 및 언로드하는 것이 포함됩니다. 창고 관리 시스템 (WMS) 및 TMS (Transportation Management Systems)와 같은 소프트웨어는 이러한 프로세스를 제어하고 최적화하는 데 중심적인 역할을합니다.

사례 연구 네스프레소

커피 캡슐 제조업체 Nespresso는 유통 센터에서 자동화 솔루션을 사용하여 전자 상거래 주문을 처리합니다. 로봇은 커피 박스를 묘사하는 반면 다른 로봇은 고객 주문의 펙킹 및 포장을 인수합니다. 이 시스템은 높은 처리량을 가능하게하고 오류율을 크게 줄입니다.

Nespresso는 일반적으로 블록 체인을 사용한 공급망 투명성 또는 Power App의 고객 서비스를 개선하는 등 기술에 투자합니다. 생산은 상당히 투자 한 고도로 자동화 된 작업에서 이루어집니다.

효과

물류의 자동화는 효율성, 정확성, 생산성 및 확장 성이 크게 증가합니다. 비용 절감을 가능하게하고 주문 처리 품질을 향상 시키며 근로자 부족에 대응하는 데 도움이됩니다. 특히 전자 상거래에서 더 빠른 배송 시간을 가능하게합니다.

물류 자동화는 간단한 지원 및 분류 시스템에서보다 지능적이고 유연한 시스템으로 멀어집니다. 자율 모바일 로봇 (AMR) 및 AI 지원 픽킹 로봇은 전자 상거래 및 옴니 채널 거래의 높은 변동성 및 속도 요구 사항을 더 잘 처리 할 수 ​​있습니다. 고급 하드웨어 외에도 오케스트레이션 용 WMS 및 AI와 같은 고도로 개발 된 소프트웨어가 필요합니다. 이 개발은 간단한 반복을 수행하는 대신 복잡성을 관리하는 통합 된 지능형 시스템으로의 전환을 반영합니다.

장점에도 불구하고, 높은 초기 투자와 구현의 복잡성은 특히 중소 규모의 회사 (SME)의 장애물로 남아 있습니다. 이로 인해 RAAS (Robotics As-A-Service)와 같은 대체 비즈니스 모델이 개발되며, 회사는 자동화 용량을 임대하거나 사용 기반을 지불 할 수 있으며, 이는 진입 장벽을 낮 춥니 다.

산업 및 생산

일반적인 역할 및 응용 프로그램

산업과 생산은 로봇 공학 사용을위한 역사적 핵심 영역입니다. 로봇은 여기에서 단조롭고, 더럽고, 위험하거나 높은 전용 (“4 D”: 둔하고, 더럽고, 위험하고, 섬세한/손재주) 사람들을 위해 작업을 수행하고 있습니다. 주요 응용 프로그램에는 재료 처리, 어셈블리, 용접, 페인팅, 연삭, 연마, 밀링, 기계 접이식 및 품질 점검이 포함됩니다.

로봇 공학 및 자동화는 생산성, 품질, 효율성, 유연성 및 경쟁력을위한 결정적인 동인입니다. 그들은 산업 4.0의 중심 요소이며 "스마트 공장"과 같은 개념을 가능하게합니다.

사례 연구 에스토니아

이 나라는 직원 교육을 포함한 자동화, 디지털 기술 및 로봇 공학의 도입을위한 주 지원 프로그램의 지원을받는 산업의 디지털 혁신을위한 야심 찬 전략을 추구하고 있습니다. 에스토니아는 자신을 디지털화 된 국가 인“e-estonia”로 자리 매김하고 있으며이 강점을 사용하여 산업을보다 경쟁력있게 만들고자합니다.

사례 연구 Endress+Hauser

프로세스 산업을위한 글로벌 측정 및 자동화 기술 공급 업체 인 Endress+Hauser 자신은 생산 시설에서 집중 자동화 및 로봇 공학을 사용합니다. 생산은 Lean 및 Kaizen 원칙을 따르고 최신 제조 기술 및 고정밀 교정 시스템을 사용하여 다양한 변형을 효율적으로 생산합니다.

사례 연구 중국

중국은 산업 자동화에서 전례없는 캐치 업을 수행했으며 로봇 밀도로 독일과 미국을 추월했습니다. 이것은 대규모 주 투자 및 보조금, 강력한 내부 수요 및 임금 비용 증가의 결과입니다. 중국은 세계 최대의 산업용 로봇 시장이며 2022 년 전 세계 모든 새로운 로봇의 절반 이상을 설치하고 있습니다.이 나라는 현재 2027 년까지 Humanoid Robots의 대량 생산의 리더십 역할을 목표로하고 있습니다.

사례 연구 Infineon

반도체 제조업체 인 Infineon은 자체 고도로 자동화 된 공장 (FAD)에서 로봇 공학의 중요한 사용자이자 로봇 산업을위한 주요 구성 요소 (센서, 전력 구조 요소)의 중요한 공급 업체입니다.

효과

산업의 자동화는 생산성, 효율성, 품질 및 보안이 크게 증가합니다. 비용을 줄이고위원회 및 처리량 시간을 줄이고 유연성을 높입니다. 복잡한 제품을 생산할 수 있으며 숙련 된 근로자의 부족에 대응할 수 있습니다. 또한 생산 능력을 재배치하고 경쟁력을 확보하는 수단으로 간주됩니다.

생산의 자동화는 단순하고 반복적 인 작업을 넘어 발전합니다. AI, 고급 센서 및 산업 4.0 (개인화 된 생산, 로트 크기 1)의 요구 사항에 따라 추세는인지적이고 유연한 로봇 시스템을 향한 추세입니다. 이들은 변형, 공차 및 예기치 않은 사건에 반응하기 위해 더 높은 수준의 자율성과 적응성이 필요합니다.

대기업, 특히 자동차 산업에서는 초기 적응을 인용 한 반면, 중소 규모의 회사 (SME)에 자동화에 액세스 할 수 있고 경제적으로 초점을 맞출 수있게되었습니다. 이는보다 사용자 친화적 인 프로그래밍 개념 (낮은 코드/코드, 데모 교육), 저렴한 로봇 (저렴한 로봇) 및 RAA와 같은 새로운 비즈니스 모델을 통해 이루어집니다.

건설

일반적인 역할 및 응용 프로그램

전통적으로 보수적이고 노동 집약적으로 주장 된 건설 산업은 점점 더 로봇 공학과 자동화를 조정하기 시작합니다. 운전자는 전문가의 부족, 효율성, 보안 문제 및 지속 가능성 목표를 높이는 압력입니다. 응용 프로그램에는 자동 벽, 용접, 드릴링, 재료 운송 및 무거운 하중, 철거 및 재활용 로봇 처리, 구성 요소 또는 전체 건물의 3D 프린팅, 드론 또는 로봇을 사용한 검사 및 감시, 토공사 및 도로 건설을위한 자율 건축 기계 및 신체적으로 어려운 활동에서 근로자를 지원할 수 있도록하는 것이 포함됩니다.

사례 연구 Wirtgen Group

이 회사는 디지털 지형 모델을 사용하고 기계 제어를 자동화하는 도로 건설 용 통합 시스템을 제공합니다. GNSS/RTK 포지셔닝, 밀링 깊이, 경사, 마무리 조향 및 평면의 위치는 정확하고 자동으로 제어됩니다. 토끼의 경우 Wirtgen은 콘크리트 프로파일의 주요 무선 설치를위한 GPS/GNSS 기반 시스템을 제공합니다.

사례 연구 moba 모바일 자동화

MOBA는 아스팔트 준비, 굴삭기, 그레이드 및 휠 로더와 같은 모바일 작업 기계를위한 자동화 솔루션을 전문으로합니다. 도로 건설의 경우, 보일의 높이와 성향을 자동으로 조절하고 다양한 참조로 작업 할 수있는 레벨링 시스템을 제공합니다. 토공에서, 굴삭기 컨트롤 포트폴리오는 또한 계획에 따라 운전자가 정확하게 작동하고 효율성을 크게 향상시키는 데 도움이되는 그레이드 및 애벌레를위한 컨트롤을 제어합니다.

효과

건축에서 로봇 공학 및 자동화의 사용은 효율성 증가, 건설 과정의 가속도, 정밀도 및 일정한 품질, 위험한 활동을 취함으로써 산업 안전성 향상, 비용 절감 (작업, 재료, 재 작업), 재료 폐기물 감소 및 자원의 더 나은 사용과 같은 상당한 이점을 약속합니다. 또한 숙련 된 근로자의 부족에 대응하고 3D 프린팅과 같은 새롭고 혁신적인 시공 프로세스를 가능하게 할 수 있습니다.

건축의 자동화는 통제 된 공장 환경의 것과 다른 특별한 도전에 직면 해 있습니다. 건설 현장은 일반적으로 구조화되지 않은 역동적이며 거친 환경 조건입니다. 이를 위해서는 로봇 시스템이 주변 환경에 대한 강력한 인식, 어려운 조건 하에서 신뢰할 수있는 탐색 및 높은 적응성 자체 및 인간 근로자와의 상호 작용을 가져야합니다.

효율성 증가 및 비용 절감에 대한 상당한 잠재력에도 불구하고, 전문 건설 로봇의 높은 인수 비용과 운영 및 유지 보수를위한 자격을 갖춘 인력의 필요성은 특히 소규모 건설 회사의 광범위한 적응에 큰 장애물을 남깁니다.

의료 및 관리

일반적인 역할 및 응용 프로그램

로봇 공학 및 자동화는 건강 및 의료 부문에서 환자 치료를 개선하고 외과 적 개입을보다 정확하게 만들고, 운영 효율성을 높이고, 직원을 완화하며, 노년기 또는 장애에서 독립적 인 삶을 지원하기 위해 점점 더 중요 해지고 있습니다.

외과 지원, 물류 및 운송, 청소 및 소독, 환자 취급 및 이동성 지원, 진단, 약국 자동화, 소셜 및 동반 로봇뿐만 아니라 순간 이동 및 원격 모니터링.

노인 간호 박람회의 예

이 무역 박람회는 의료 산업의 현재 동향을 보여줍니다. 여기에는 노인의 엔터테인먼트 및 흥분을위한 소셜 로봇, 로봇 제공 로봇, 보행 지원을위한 외골격, 전기 리프팅 및 업스트림 에이즈 및 AI 기반 소프트웨어가 포함됩니다.

예제 Köpenick (Social Foundation)

Köpenick Social Foundation은 주민들의 사회적 참여를 촉진하기 위해 선임 센터에 소셜 로봇“Willi”를 소개했습니다. 사용은 과학적으로 동반하여 우물에 미치는 영향을 조사합니다. 베를린에는 밤에 요양원의 주민을 모니터링하는 로봇“오스카”의 스타트 업 편집자 또는 고정식 운영에 척추 로봇을 사용하는 Caritas Clinic Dominikus와 같은 다른 이니셔티브가 있습니다.

라이프 치히 예제 (아바타 프로젝트)

라이프 치히의 다양한 이니셔티브는 학교 수업에 신체적으로 참여할 수없는 장기 어린이와 청소년을위한“대리인”역할을하는 순간 텔레 세스 로봇을 사용합니다. 태블릿을 통해 아이들은 교실에서 아바타를 통제하고, 수업을 따르고,보고하고, 반 친구들과 대화하고, 심지어 학교 여행에 거의 참여할 수 있습니다.

효과

건강 관리의 로봇 공학은 잠재적으로 더 빠른 회복으로 정확하고 덜 침습적 인 운영을 가능하게합니다. 물류, 청소 및 약국 활동의 효율성을 높입니다. 직원의 신체적 스트레스를 줄일 수 있습니다. 로봇은 직원 병목 현상을 방해하고 환자 안전을 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 지원과 사회 로봇은 독립성과 사회적 참여를 촉진 할 수 있습니다.

건강 및 의료에서 ​​로봇 공학의 적응은 두 가지의 분할을 보여줍니다. 한편으로는 전문 클리닉에서 설립되었지만 높은 투자가 필요한 고도로 개발되고 값 비싼 수술 시스템이 있습니다. 반면 물류, 사회적 지원 또는 순간적으로 점점 더 많은 비용 효율적인 지원 및 서비스 로봇이 만들어집니다. 그러나 이러한 사람들은 복잡한 인간 환경, 사용자 수용 및 비용 효율성의 증거 및 실제 이점에 통합하는 데 어려움을 겪습니다.

뛰어난 중요성에 대한 윤리적 고려는 건강 및 의료 부문에서 특히 중요합니다. 환자 안전, 데이터 보호, 인간의 근접성 및 공감의 손실 위험뿐만 아니라 기술이 필수적이지 않은 인간 상호 작용을 제공하고 대체 할 수 있도록 개발 및 구현을 신중하게 고려해야합니다.

교육

일반적인 역할 및 응용 프로그램

로봇 공학은 교육 부문에서 교육 원조와 지원 기술로 두 가지 방식으로 사용됩니다. 교육 자료로서, 그것은 민트 과목 (수학, 컴퓨터 과학, 자연 과학, 기술)의 학생들과 학생들에게 학생들에게 부여하는 역할을합니다. 지원 기술, 로봇, 특히 순간 통신 아바타, 장기 질병 또는 장애가있는 학생들은 멀리서 학교의 교훈과 사회 생활에 참여할 수 있습니다. 앞으로 AI 기반 로봇은 개인 교사 또는 학습 동반자로도 사용될 수 있습니다.

예제 Hennigsdorf

레고 로봇 키트는 컴퓨터 AG 또는 민트 워크숍에서 10 세의 어린이와 청소년이 로봇 공학 및 프로그래밍에 대한 실질적인 경험을 할 수 있도록 할 수 있도록 여기에 사용됩니다. AGS는 World Robot Olympiad (WRO)와 같은 경쟁에 참여합니다.

라이프 치히 예제 (아바타 프로젝트)

건강 관리/치료 섹션에 설명 된 바와 같이, 라이프 치히의 이니셔티브는 Telepress Robot을 사용하여 장기 환자가 수업 및 학교 생활에 가상 참여에 참여할 수 있도록합니다.

효과

교육 분야의 로봇 공학은 민트 주제에 대한 관심을 높이고 중요한 미래 기술 (프로그래밍, 비판적 사고, 협업)을 촉진 할 수 있습니다. 그것은 육체적으로 존재할 수없는 학생들을위한 교육의 접근성을 향상시킵니다. 또한 개인화되고 대화식 학습 경험에 대한 잠재력을 제기합니다.

교육 맥락에서 로봇 공학은 이중 기능을 충족시킵니다. 한편으로는 기술과 민트 원칙에 대한 지식을 전달하고 미래의 전문가를 훈련시키는 학습의 주제가됩니다. 반면에, 그것은 학습 과정 (아바타) 또는 학습 과정 (잠재적 교사 로봇)을 확장하고 개별화하는 도구 역할을합니다.

그러나 일상적인 학교 생활에 로봇 공학을 성공적으로 통합하는 것은 종종 외부 지원에 의존하는 것으로 보입니다. 스폰서 십, 지원 프로그램, 경쟁 또는 여분의 교과 행위자와의 파트너십을 통해서는 가입합니다. 이는 비용, 교사 훈련 및 교과 과정 고정이 계속해서 장애물을 나타내며 로봇 공학은 아직 교육 시스템에서 포괄적 인 표준이 아님을 나타냅니다.

유동성

일반적인 역할 및 응용 프로그램

로봇 공학과 자동화는 사람과 상품의 운송에 혁명을 일으킨다. 여기에는 자율 주행 차 (자동차, 트럭), 마지막 마일을위한 배달 로봇, 다양한 작업 (예 : 검사, 공공 장소 청소) 및 이동성이 제한된 사람들을위한 지능형 이동 보조 도구의 개발이 포함됩니다. 목표는 보안, 효율성, 안락함 및 접근성의 개선뿐만 아니라 Robotaxis 또는 자동 대중 교통과 같은 새로운 이동성 서비스를 만드는 것입니다. 오프로드 또는 탐사 로봇과 같은 틈새 응용 프로그램도 포함되어 있습니다.

카와사키 예

일본 그룹은 매끄러운 표면의 바퀴를 운전하고 거친 지형에서 4 개의 다리를 타는 라이딩 로봇을 포함하여 4 개의 레그 로봇에 대한 개념을 제시했습니다.

현대/보스턴 역학 예제

현대 모터 그룹의 대부분의 보스턴 역학을 인수하면 대규모 자동차 제조업체와 주요 로봇 회사 간의 전략적 연결이 있습니다. 현대는 제조 전문 지식을 사용하여 Boston Dynamics의 로봇 생산을 확장하고 세계 최고의 고급 모바일 로봇 제조업체 중 하나가 될 계획입니다.

효과

자동화 된 이동성은 트래픽 안전, 트래픽 흐름 향상, 2 차 활동을 통해 운전 중 (2 차 활동을 통해), 라이센스가없는 사람들을위한 새로운 이동성 옵션 및보다 효율적인 물류를 증가시킬 것을 약속합니다. 동시에, 킬로미터 및 에너지 소비 증가 (리바운드 효과), 데이터 보호 및 사이버 보안에 대한 우려, 복잡한 윤리적 질문 (예 : 사고 시나리오)과 같은 위험이 있습니다.

이동성 부문은 로봇 공학, AI 및 전통적인 차량 구조의 수렴의 대표적인 예입니다. 이로 인해 완전히 신제품 카테고리 (Robotaxis, Delivery Robot)와 기존 (CAR, 트럭)의 변화로 인해 자동차 제조업체가 기술 회사가되고 기술 회사가 이동성 시장에 진출합니다.

일반적인 도로 교통에 대한 완전히 자율적 인 승용차는 여전히 중요한 기술, 규제 및 사회적 장애물을 극복해야하지만보다 제어 된 환경 (예 : 물류 AMR) 및 특수 응용 프로그램 (예 : 이동성 보조제, 틈새 개념)의 자동화는 빠르게 진행됩니다.

농업

일반적인 역할 및 응용 프로그램

로봇 공학과 자동화는 근로자 부족, 효율성을 높이며 정밀도를 높이며 생태 학적 효과를 줄이기 위해 농업에서 증가하는 역할을합니다. 이 발전은“정밀 농업”(정밀 농업) 또는“스마트 농업”의 개념의 일부입니다.

일반적인 응용 분야는 자율 트랙터 및 필드 로봇, 수확 로봇, 심기 및 식사 로봇, 잡초 제어 로봇, 드론 (UAV), 착유 로봇 및 축산 로봇입니다.

효과

농업의 자동화는 효율성과 생산성을 높이고 (종종 부족하고 비싼) 수동 작업에 대한 의존성을 줄이고 인건비를 줄입니다. 자원 (물, 비료, 살충제)을보다 정확하게 사용함으로써 비용을 절약 할 수 있으며 부정적인 환경 영향을 절약 할 수 있습니다. 수확의 품질과 수율은 개선 될 수 있으며 로봇은 24 시간 내내 사용될 수 있습니다.

농업용 자동차의 적응은 경제적 요인 (임금 비용 상승, 노동 부족, 효율성, 효율성 압력)뿐만 아니라 지속 가능성 측면 (자원 보존, 화학적 사용 감소)에 의해 강력하게 발전됩니다.

높은 잠재력에도 불구하고, 농업 분해제의 광범위한 도입에 대한 상당한 장벽이있다. 여기에는 높은 구매 비용, 특히 소규모 기업의 경우, 운영 및 유지 보수를위한 기술 노하우의 필요성, 기존 법원 인프라 및 프로세스에 통합하는 데있어서 농촌 지역의 데이터 연결에 대한 잠재적 문제가 포함됩니다.

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기술 주요 트렌드

로봇 공학 및 자동화의 추가 개발은 몇 가지 인터 로킹 기술 트렌드에 의해 크게 형성됩니다.

인공지능(AI)의 통합

설명

AI는 로봇을 사전 프로그래밍 된 기계에서 적응력, 학습 할 수있는 적응 형로 변환합니다. AI를 통해 로봇은 주변 환경을 인식하고 이해하고 경험을 배우고 독립적으로 결정을 내리고 사람들과 더 자연스럽게 상호 작용할 수 있습니다.

로봇 공학의 AI 형태

분석 AI : 분석, 패턴 인식, 이동 시퀀스 최적화 및 예측 유지 보수 (예측 유지 보수)를 위해 많은 양의 센서가 처리되었습니다.
생성 KI : 코드 대신 자연 언어를 사용하여 로봇을 프로그래밍하는 것과 같은 새로운 상호 작용 옵션을 엽니 다. 또한 시뮬레이션 된 환경에서 로봇도 가능합니다.
물리적 ki / 구체화 된 AI : 신체 (로봇)를 제어하고 실제 세계와 상호 작용하는 AI 시스템을 설명합니다.

효과

AI는 로봇을보다 자율적이고 유연하며 사용하기 쉽게 만듭니다. 이를 통해 로봇은 복잡하고 구조화되지 않은 환경에서 행동 할 수 있으며 완전히 새로운 응용 분야를 열어줍니다. KI는 효율성, 품질 및 보안 증가에 상당한 기여를합니다.

적합:

• 용접에서 물류까지: 2025년에는 코봇(협동로봇)이 필수가 될 곳 – 노동력 부족 및 효율성 향상

집합 로봇 (코봇)

설명

코봇은 바로 인근에서 또는 일반적인 작업 영역에서 인간 근로자와 직접적인 협력을 위해 특별히 개발 된 로봇 클래스입니다. 전통적인 산업 로봇과 달리 울타리를 분리 할 필요는 없습니다.

응용 프로그램

코봇은 인간의 유연성과 판단이 로봇 정밀성과 지구력과 결합되어야하는 다양한 작업에 사용됩니다. 여기에는 어셈블리, 기계 로딩, 포장, 벌금, 품질 점검, 용접, 접착, 나사 및 재료 처리가 포함됩니다.

시장 및 트렌드

코봇 시장은 강력한 성장을 가지고 있습니다. 중요한 트렌드는 부하 및 속도 증가, 모바일 플랫폼의 통합, AI 및 기계 학습의 통합 증가, 더 많은 자율성 및 학습 능력, 인간-로봇 상호 작용 개선 및 추가 보안 개념을위한 것입니다.

효과

Cobot은 생산 공정에서 유연성을 유지하면서 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그들은 위험하거나 스트레스가 많거나 단조로운 작업을 수행하여 산업 안전과 인체 공학을 향상시킵니다. 그들은 숙련 된 근로자의 부족을 충족시키고 특히 중소기업의 자동화 장애물을 낮추는 데 도움이됩니다. 그들은 사람들과 로봇 사이의 새로운 형태의 직접적인 협력을 가능하게합니다.

자율 시스템 (내비게이션, 인식 포함)

설명

자율 시스템은 직접적인 인간 통제없이 작업을 수행하고 결정을 내릴 수 있습니다. 그들의 자율성은 (센서를 통한 환경 및 자신의 상태에 대한 인식), 현지화 (위치 결정), 매핑 (환경 표현 생성) 및 계획 (경로 찾기, 움직임 계획, 행동 선택)을 기반으로합니다.

인식 (인식)

자율 시스템은 카메라, LIDAR, 레이더, 초음파, 관성 측정 장치 (IMUS), GPS, 촉각 센서 등 다양한 센서를 사용하여 주변 환경에 대한 데이터를 수집합니다. 이러한 센서 데이터의 해석은 AI와 기계 학습이 점점 더 중요한 역할을하는 핵심 작업입니다.

항해

시스템의 환경 맵 (매핑)을 결정하거나 사용하고 목표로 안전하고 효율적인 경로를 계획하고 추구하는 동안 장애물을 피하기 위해 자체 위치를 결정하거나 사용하는 경우.

효과

자율성을 통해 솔리드 생산 라인을 넘어서 복잡한 실제 환경에서 로봇을 사용할 수 있습니다. 현대 물류, 운송 부문, 농업, 건설 및 검사, 유지 보수 및 탐사 작업의 기본입니다. 운영의 유연성과 효율성을 높입니다.

휴머노이드 로봇

설명

휴머노이드 로봇은 인체에서 외부 형태로 모델링되는 기계입니다. 그들의 디자인은 인간이 디자인 한 사람들과 인간과 같은 과제를 수행 할 수 있도록 행동하는 것을 목표로합니다.

응용 프로그램

휴머노이드 로봇은 현재 대부분 연구 개발 또는 시범 프로젝트에 있습니다. 산업 및 제조, 물류 및 창고, 의료 및 관리, 소매 및 고객 서비스, 교육 및 연구, 위험한 환경 및 개인 지원 및 가계.

시장 및 트렌드

Humanoid Robots는 현재 훌륭한 미디어 관심을 받고 있으며 상당한 투자를 유치하고 있습니다. 기술 동향은 이동성, 미세 운동 기술 및 기술, AI의인지 기술, 인간-로봇 상호 작용 및 에너지 효율성, 생산 비용 감소에 중점을 둡니다.

효과

휴머노이드 로봇은 많은 부문에서 심각한 노동 부족을 완화시킬 수있는 큰 잠재력에 기인합니다. 인간과 같은 이동성과 손재주가 필요하기 때문에 이전에 자동화하기 어려운 작업을 수행 할 수 있습니다. 동시에, 그들은 심오한 윤리적, 사회적 질문을 제기합니다.

더 새로운 트렌드

• 디지털 쌍둥이 : 물리적 로봇, 셀 또는 전체 생산 시설의 가상 이미지가 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
• IoT 통합 및 연결성 : IIT (Industrial Internet of Things)를 통한 서로와 가장 중요한 시스템을 갖춘 로봇의 네트워킹은 산업 4.0의 핵심 요소입니다.
• 지속 가능성 및 에너지 효율성 : 에너지 비용과 생태 학적 요구 사항 증가를 고려하여 로봇의 에너지 효율이 점점 중요 해지고 있습니다.
• Easy Operation / Low Code / No-Code 프로그래밍 : 특히 중소기업에서 로봇 공학의 적응을 용이하게하기 위해 프로그래밍 및 운영 단순화에 중점을 둡니다.
• Robotics-as-A-Service (RAAS) :이 비즈니스 모델은 회사에 높은 초기 투자를하지 않고 임대 또는 사용을 기반으로 로봇 기술에 대한 액세스를 제공합니다.
• 모바일 조작 (MOMAS) : 모바일 로봇 플랫폼 (AMR)과 로봇 암 (조작기)의 조합은 다른 위치에서 처리 작업을 수행 할 수있는 매우 유연한 시스템을 만듭니다.

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장점과 과제 분석

로봇 공학과 자동화의 광범위한 도입은 신중하게 무게를 측정 해야하는 중요한 장점과 중요한 과제를 가져옵니다.

주요 장점

• 효율성과 생산성이 증가합니다
• 품질과 일관성 향상
• 보안 향상과 인체 공학 향상
• 비용 절감
• 유연성과 확장 성이 향상되었습니다
• 새로운 기술 개발
• 경쟁력과 탄력성 증가

필수 장애물과 도전

로봇 공학과 자동화를 제공하는 부인할 수없는 장점에도 불구하고 관련 장애물과 도전을 인식하고 해결해야합니다. 기업은 이러한 과제가 이러한 기술의 잠재력을 최대한 활용하는 것을 방지 할 수 있으며 신중한 계획과 전략적 결정이 필요합니다.

높은 구현 비용

로봇 공학 및 자동화에 대한 초기 투자는 중요 할 수 있습니다. 로봇 자체는 필수 주변 장치, 소프트웨어, 통합 및 적응과 함께 상당한 자본 지출이 될 수 있습니다. 또한 유지 보수, 수리, 소프트웨어 업데이트 및 직원 교육 비용이 발생합니다.

중소 규모의 회사 (SME)의 경우 이러한 비용은 극복 할 수없는 장애물이 될 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 로봇 아스 서비스 (RAAS)와 같은 혁신적인 금융 모델이 등장하여 회사가 로봇 솔루션을 임대하거나 임대하여 초기 자본 부하를 줄일 수있게되었습니다.

작업 교대에 관한 원인

로봇 공학 및 자동화와 관련하여 가장 큰 사회적 관심사 중 하나는 일자리의 잠재적 인 변위입니다. 로봇과 자동화 시스템은 지금까지 인간이 수행 한 작업을 점점 더 수행 할 수 있기 때문에 많은 일자리가 손실 될 것이라는 두려움이 있습니다.

그러나이 우려를 뉘우는 것이 중요합니다. 자동화로 인해 일부 작업장이 손실되지만 로봇 설계, 프로그래밍, 유지 보수 및 통합과 같은 영역에서도 새로운 작업이 만들어집니다. 또한 자동화는 작업을 합리화하고 생산성을 높이므로 직원이 더 가치있는 활동에 집중할 수 있습니다.

도전은 자동화에서 발생하는 새로운 일자리를 준비하기 위해 노동자들을 훈련시키고 훈련시키는 것입니다. 정부, 교육 기관 및 회사는 자동 노동 시장에서 성공하는 데 필요한 기술을 사람들에게 제공하는 프로그램을 개발하기 위해 협력해야합니다.

윤리적인 질문

로봇 공학 및 자동화는 신중하게 점검 해야하는 여러 가지 윤리적 질문을 제기합니다. 여기에는 개인 정보 보호, 데이터 보안, 알고리즘 편견 및 책임에 대한 질문이 포함됩니다.

예를 들어, 의료 시스템에서 로봇을 사용하면 환자 데이터 보호에 대한 우려와 알고리즘이 불공정하거나 차별적 인 치료 권장 사항으로 이어질 가능성이 높아질 수 있습니다. 마찬가지로, 전쟁에서 자율 무기를 사용하면 삶과 죽음에 대한 결정에 대한 책임 측면에서 윤리적 딜레마를 제기 할 수 있습니다.

로봇 공학 및 자동화의 개발 및 사용을 지시하는 윤리적 프레임 워크 조건 및 지침을 개발하는 것이 중요합니다. 이러한 프레임 워크 조건은 이러한 기술이 인적 가치와 일치하고 개인 정보 및 권리를 보호하며 책임을 촉진하는 방식으로 사용되도록해야합니다.

보안 위험

로봇과 자동화 된 시스템은 특히 사람들이 가까운 사람에게 사용되는 경우 보안 위험을 증가시킬 수 있습니다. 로봇 오류, 소프트웨어 오류 또는 사이버 공격은 사고, 부상 또는 손상으로 이어질 수 있습니다.

이러한 위험을 줄이려면 엄격한 보안 표준 및 프로토콜을 개발하고 구현해야합니다. 여기에는 안전한 로봇의 건설, 강력한 보안 메커니즘 구현 및 로봇 시스템을 안전하게 처리하는 직원 교육이 포함됩니다. 무단 액세스 및 조작으로부터 로봇을 보호하려면 사이버 보안 조치가 필수적입니다.

기술적 복잡성

로봇 공학 및 자동화 시스템의 구현 및 유지 보수는 복잡하고 까다로울 수 있습니다. 모든 회사에서는 이용할 수없는 높은 기술 전문 지식이 필요합니다.

이러한 복잡성은 지연, 비용 초과 비용 및 성능 문제로 이어질 수 있습니다. 이 과제를 마스터하기 위해 회사는 필요한 전문 지식에 접근하기 위해 로봇 통합 자, 컨설팅 회사 또는 교육 기관과 파트너십을 시작할 수 있습니다. 보다 사용자 친화적이고 직관적 인 로봇 시스템의 개발은 기술적 복잡성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

유연성 부족

최신 로봇 시스템은 더욱 유연 해졌지만 예상치 못한 변화 나 예상치 못한 상황에 적응할 수있는 능력에 대해서는 여전히 제한을 가질 수 있습니다. 로봇은 일반적으로 구조화 된 환경에서 특정 작업을 수행하도록 설계되었습니다. 예상치 못한 장애물이나 변형에 직면하면 반응하기가 어렵습니다.

이러한 제한을 극복하기 위해 AI는 학습, 적응 및 결정을 실시간으로 수행 할 수있는 능력을 제공하기 위해 로봇 시스템에 점점 더 통합되고 있습니다. AI 제어 로봇은 센서 데이터를 분석하고 패턴을 식별하며 그에 따라 동작을 조정하여 유연성과 적응성을 향상시킬 수 있습니다.

규제 및 규정 준수 문제

로봇 및 자동화 산업에는 점점 더 많은 규정 및 규정 준수 요구 사항이 적용됩니다. 이러한 규정은 보안, 데이터 보안, 개인 정보 보호 및 윤리적 고려 사항을 보장해야합니다.

이러한 규정을 준수하는 것은 회사의 복잡하고 비용이 많이들 수 있습니다. 최신 규정을 최신 상태로 유지하고 로봇 공학 및 자동화 시스템이 이러한 요구 사항을 충족하는 방식으로 설계 및 운영되도록하는 것이 중요합니다.

적합:

• 자율 모바일 로봇 (AMR) : 독일, 유럽, 아시아, 미국 및 남미의 글로벌 비즈니스 개발

독일과 유럽의 로봇 공학 및 자동화

독일과 유럽은 로봇 공학 및 자동화 산업의 최상위에 있으며 엔지니어링, 제조 및 연구 분야의 강력한 기초 때문입니다. 이 지역의 로봇 밀도는 높은 로봇 밀도, 즉 특히 자동차 산업에서 직원 10,000 명당 로봇 수입니다.

독일, 스웨덴 및 덴마크와 같은 유럽 국가는 고급 로봇 공학 및 자동화 기술 개발 및 사용의 개척자입니다. 그들은 혁신과 성장을 주도하는 로봇 회사, 연구 기관 및 주 이니셔티브의 강력한 생태계를 보유하고 있습니다.

유럽위원회는 유럽의 로봇 공학 및 자동화 산업을 지원하기위한 몇 가지 이니셔티브를 시작했습니다. 여기에는 연구 프로젝트의 자금 조달, 과학과 산업 간의 협력 촉진뿐만 아니라 혁신과 경쟁력을 증진시키는 표준 및 규정의 개발이 포함됩니다.

독일은“산업 4.0”전략을 통해 특히 야심 찬 접근법을 추구합니다. 이 이니셔티브는 로봇 공학, 자동화, AI 및 사물 인터넷과 같은 기술의 통합을 통해 독일 생산 산업을 변화시키는 것을 목표로합니다.

그러나 유럽 연합도 도전에 직면 해 있습니다. 여기에는 연구 개발에 대한 투자를 늘리고, 자격을 갖춘 근로자를 개발하고, 중소 규모의 회사 (SMES)에서 로봇 공학 및 자동화의 도입을 촉진해야합니다. 또한 로봇 공학 및 자동화와 관련된 윤리 및 사회 문제를 해결하기 위해 이러한 기술이 책임감있게 그리고 유럽의 가치에 따라 사용되도록해야 할 필요성이 증가하고 있습니다.

글로벌 경쟁

로봇 및 자동화 산업은 경쟁이 치열하여 전 세계의 기업들이 시장 점유율과 기술적 지배를 위해 싸우고 있습니다. 미국, 일본, 중국, 한국 및 대만은 세계 시장에서 가장 중요한 행위자 중 하나입니다.

미국에는 AI, 소프트웨어 및 로봇 공학과 같은 분야의 혁신에 의해 주도되는 강력한 로봇 부문이 있습니다. Boston Dynamics, Google 및 Amazon과 같은 회사는 로봇 연구 개발에 강력하게 투자합니다.

일본은 로봇 공학 개발 및 제작 분야에서 긴 이야기를 가진 글로벌 로봇 파워 센터입니다. Fanuc, Yaskawawa 및 Kawasaki와 같은 일본 기업은 산업용 로봇 시장의 리더입니다.

중국은 최근 몇 년간 로봇 공학 및 자동화 산업에서 중요한 플레이어로 발전했습니다. 중국 정부는 로봇 연구 개발에 강력하게 투자하고 있으며 중국을 세계 최고의 로봇 공학 센터로 만드는 것을 목표로합니다.

한국과 대만은 또한 로봇 시장에서 중요한 플레이어이며, 자동화 제조 및 서비스 로봇 개발에 강한 집중력이 있습니다.

로봇 공학 및 자동화 산업의 글로벌 경쟁은 혁신과 성장을 주도하고 있습니다. 회사는 새로운 기술을 개발하고 로봇의 성과와 기술을 향상시키기 위해 연구 개발에 강력하게 투자합니다. 이로 인해 로봇 공학 및 자동화 분야의 발전이 더 빨라지고 회사 및 개인이 이러한 기술을보다 쉽게 ​​접근 가능하고 저렴하게 만듭니다.

AI와 자동화가 우리의 미래를 지속 가능하게 만드는 방법

로봇 공학과 자동화의 미래는 산업을 변화시키고 생산성을 높이며 삶을 향상시킬 수있는 잠재력을 변화시킬 것을 약속합니다. 몇 가지 중요한 트렌드는 로봇 공학과 자동화의 미래를 형성 할 것으로 예상됩니다.

AI의 더 깊은 통합

AI는 로봇에게 실시간으로 학습, 적응 및 결정을 내릴 수있는 능력을 제공함으로써 로봇과 자동화에서 점점 더 중요한 역할을 할 것입니다. AI 제어 로봇은 구조화되지 않은 환경에서 복잡한 작업을 수행하고 사람들과 함께 일하고 경험을 통해 배울 수 있습니다.

자율 시스템의 증가

로봇은 인간의 개입없이 일할 수 있기 때문에 자율 시스템은 점점 더 많이 사용됩니다. 이로 인해 운송, 물류, 농업 및 건강 관리와 같은 지역에서 로봇 사용이 증가 할 것입니다.

새로운 지역에서 더 넓은 응용 프로그램

로봇 공학 및 자동화는 의료, 건설, 농업 및 전통적인 제조 및 물류 영역 이외의 서비스와 같은 새로운 영역으로 확장 될 것입니다. 이것은 혁신과 성장을위한 새로운 기회를 창출 할 것입니다.

지속 가능성에 중점을 둡니다

로봇 공학 및 자동화 산업에서 지속 가능성이 점점 더 중요 해지고 있습니다. 기업들은 에너지 효율적인 로봇 개발과 지속 가능한 제조 관행을 도입하는 데 점점 더 집중할 것입니다.

윤리적, 사회적 고려 사항

윤리적, 사회적 고려 사항은 로봇 공학 및 자동화 산업에서 점점 더 중요한 역할을 할 것입니다. 로봇 공학 및 자동화의 개발 및 사용을 안내하는 윤리적 프레임 워크 조건 및 지침을 개발하여 이러한 기술이 인적 가치와 일치하고 개인 정보 및 권리를 보호하며 책임을 촉진하는 방식으로 사용되도록하는 것이 중요합니다.

로봇 공학의 책임있는 혁신이 결정적인 이유

로봇 공학과 자동화는 산업을 변화시키고 생산성을 높이며 삶을 향상시킬 수있는 혁신적인 기술입니다. 그러나 그들은 또한 직장 재배치, 윤리적 질문 및 보안 위험에 대한 우려와 같은 상당한 도전을 제공합니다.

로봇 공학과 자동화의 잠재력을 최대한 활용하려면 이러한 과제를 사전에 해결해야합니다. 이를 위해서는 지침을 개발하고 교육 및 훈련에 투자하며 윤리적 틀 조건을 만들기 위해 정부, 회사, 연구 기관 및 교육 기관 간의 협력이 필요합니다.

로봇 공학과 자동화의 책임있는 사용을 통해 경제적으로 성공적이고 사회적으로 모든 미래를 형성 할 수 있습니다. 우리는 이러한 기술을 사용하여 새로운 일자리를 창출하고 생산성을 높이며 삶의 질을 향상 시키며 사회의 가장 긴급한 도전에 대처할 수 있습니다. 로봇 공학과 자동화의 미래로의 여정은 명확한 견해, 전략적 사고 방식 및 책임있는 혁신이 될 의무가 필요합니다. 이것이 바로 이러한 변형 기술의 잠재력을 최대한 발휘하고 모든 사람에게 더 나은 미래를 만들 수있는 유일한 방법입니다.

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