글: Jeremy Cook
탈로스-크레타의 신화적인 로봇 보호자가 등장하는 고대 그리스 전설로 거슬러 올라가서, 인간은 인공 지능 존재를 활용하여 우리의 삶을 더 편리하게 하는 꿈을 오랫동안 꿔오고 있습니다. 트랜지스터의 발명과 자율 이동 로봇의 경우처럼 그에 따른 가용 계산 능력의 폭발은 이 아이디어가 이제 현실이 되고 있음을 의미합니다.
자율 이동 로봇이란 무엇입니까?
최초의 움직이는 로봇은 1960년대에 스탠포드 연구소에서 개발한 Shakey 로봇 같은 실험실 실험의 산물이었습니다. 실험을 거듭한 결과, FX TV 드라마 The Americans에 나오는 우편 로봇처럼 실생활에 사용될 수 있는 모바일 로봇이 등장하였습니다. 가끔씩 문제를 일으켰던 이 장치들은 1970년대부터 판매되기 시작했습니다. 명목상 로봇이라고 불렸던 이 메일봇은 바닥에 내장된 이동 경로를 따라가는 AGV(자율 안내 차량)로 간주됩니다.
AGV는 그 유연성과 활용 분야에 한계가 있습니다. 센서 기술이 더 발전하고 계산 능력이 크게 향상되면서 AGV는 AMR(자율 이동 로봇)에 자리를 내주었습니다. 이 장치 등급의 경우, 사람의 직접적인 개입 없이 주변 환경을 파악하여 이동합니다. 주변 환경을 감지하여 내부에서 모델을 생성한 후 임무를 완수하기 위한 최적의 경로를 계산할 수 있기 때문에 사전에 정해놓은 경로가 필요하지 않습니다.
이 로봇은 창고나 실외의 변화하는 조건에 반응할 수 있으며 다른 로봇이나 심지어 사람과도 협업이 가능합니다. 계산은 로봇 자체에서 수행하거나 로봇이 활동하는 실제 건물에 있는 로컬 컴퓨팅 자원을 통해 수행할 수 있습니다. 자율 이동 로봇 시스템은 최적의 임무 수행을 위해 클라우드 컴퓨팅을 활용할 수도 있습니다.
자율 이동 로봇과 그 활용 분야
과거에는 AGV가 틈새 시장을 겨냥한 장치였지만(미국인 시대의 로봇을 직접 본 적은 없을 것입니다), 요즘 우리는 가장 두드러지게는 Amazon에서 창고 관리에 애플리케이션으로 구동되는 자율 이동 로봇이 확산되고 있는 것을 목격하고 있습니다. 물류 및 배송 분야의 이 거대 기업은 로봇이 2012년에 도입된 이후 자사 시설에 350,000대 이상의 로봇을 설치하였습니다.
자동화 덕분에 Amazon의 창고들은 제품을 50% 더 많이 보관하고 전보다 3배 더 빨리 찾을 수 있게 되었습니다. 물류 비용이 40%이 감소하였고 반복 작업의 자동화로 절차를 최적화함으로써 직원들의 부상률이 감소하였습니다.
Amazon의 자동화 이동 로봇단은 대폭 업그레이드된 Roomba와 닮은 키 작은 로봇들로 주로 구성되어 있습니다. 이 로봇은 포드라고 하는 재고 선반 아래로 미끄러져 지나가면서 몸체에 통합되어 있는 잭으로 포드를 집은 다음, 사람 직원에게 전달하며 이 과정에서 시간당 약 3마일을 이동합니다. 그 결과 사람 근로자가 힘들게 창고를 오가지 않고 제품들을 회수할 수 있습니다. 일반 사람들이 로봇화된 창고를 보면 매우 혼란스럽다고 생각할 수 있지만, AMR이 최종 목적지에 도달할 수 있도록 중앙 컨트롤러를 통해 이동이 질서 정연하게 이루어지고 있는 것입니다.
AMR을 이용한 창고 업무의 다음 단계는 제품을 최종 목적지까지 옮기는 것입니다. 여기에는 아직 사람 운전자가 사용되고 있습니다. 하지만 Starship Technologies의 6륜 운송 봇과 이와 비슷한 Amazon의 (지금은 시험이 종료된) Scout 로봇 같은 새로운 장치들은 기업들로 하여금 종국에는 운전자를 아예 이용하지 않게 만들 것입니다. 이 같은 혁신의 다음 단계는 비행 드론이 될 것입니다.
AMR은 제품을 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 것을 넘어서서 특히 사람이 접근하기 위험한 곳에서 자율적으로 검사를 하는 단계가 구현될 수 있을 것입니다. 땅속 깊은 곳처럼 RF 간섭으로 사람의 직접적인 감독이 어려운 상황을 생각해 보십시오. 따라서 자동화가 필수가 될 것입니다. 병원의 자동 UV 살균이나 이와 비슷한 분야가 어떻게 로봇이 사람의 개입 없이 (단순히 보고를 하는 것이 아니라) 완수할 수 있는 업무가 되는지 알아보세요.
자율 이동 로봇은 어떻게 작동하나요?
최근 클라우드 컴퓨팅의 발전과 더 개선된 엣지 프로세싱에 힘입어 로봇 제어 분야에 괄목할 만한 성장이 이루어졌습니다. 이들 로봇은 로컬 감지를 통해 주변 환경에 대한 최신 정보를 얻고 적절한 모터 및 구동 장치를 통해 스스로 움직임을 제어할 수 있어야 합니다.
자율 이동 로봇의 다음 번 혁신을 위해서는 다음과 같은 기술들이 반드시 필요할 것입니다.
- 머신 비전 – 카메라를 한 대 이상 사용하여 사람과 똑같은 방식으로 사물을 봅니다. AI, 머신 러닝 및 고급 엣지 프로세싱이 성능 개선을 가능하게 해줍니다.
- LIDAR – 빛 감지 및 거리 측정. 주변 영역을 3D로 매핑하는 포인트 클라우드를 생성합니다.
- 엣지 AI 컴퓨팅 – 이동 로봇에 탑재된 강력한 프로세싱 모듈들은 멀리 떨어져 있는 클라우드 리소스에 액세스할 때 필연적으로 나타나는 대기 현상 없이 의사 결정을 실시간으로 가능하게 해줍니다. SBC의 Jetson 라인은 엣지 AI를 이용한 실험에 많이 사용되는 방법입니다.
- 무선 네트워킹 – 클라우드 및/또는 로컬(시설 수준) 컴퓨팅 리소스에 액세스할 수 있게 해주고 벌떼처럼 일하는 다수의 로봇들을 질서정연하게 정리해줍니다.
- 모터 드라이버 – 로봇 모터를 직접 제어합니다.
자율 이동 로봇의 설계: 무한대에 가까운 잠재력
현재 AMR 기술은 주로 창고 자동화에 사용되고 있지만 코로나 19가 한창 기승을 부릴 때는 UV 살균용 로봇이 화제를 일으켰고 요즘은 이동식 보안 순찰 분야가 연구되고 있습니다.
최근 뉴욕 경찰국은 무게 400파운드에 키 152cm의 바퀴 달린 Knightscope K5 로봇을 활용하겠다는 계획을 밝혔습니다. 시민들이 이 로봇을 환영할지는 아직 두고 볼 일입니다. 뉴욕 경찰국은 2021년 Spot 로봇을 시범 운영했지만 이내 시민들의 반발로 서비스를 중단했습니다. 이번에 새로 공개된 Knightscope 로봇은 커다란 달걀로 변신한 R2-D2나 한 논평가가 말한 것처럼 “달렉의 디즈니 버전”으로 묘사할 수 있을 것입니다.
지금은 인간 경찰 시스템이 안전할지 모르겠지만 자율 이동 로봇은 의심할 여지 없이 계속해서 우리의 삶에 큰 영향을 미칠 것입니다. 문제는 이 로봇들을 대중 앞에 드러낼 것이냐, 아니면 창고나 산업용 시설의 벽 뒤에 숨겨놓을 것이냐입니다.
자율 이동 로봇의 설계에는 브러시를 사용하지 않는 DC(BLDC) 모터, 센서, 그리고 전원 공급 장치 같은 여러 가지 핵심 구성 요소들이 포함됩니다. Arrow.com에서 이들 제품과 그 외 더 많은 제품들에 대해 알아보세요.
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