필자는 작년에 로봇을 언급한 블로그를 몇 번 게시했는데 이제 로봇 한 대를 구매했습니다. 하지만 독자 여러분이 생각하는 그런 종류의 로봇이 아닐 수 있습니다.
10년이 지나서 450kg이나 나가는 24마력 잔디 트랙터를 같은 가격이지만 10kg에 불과한 Husqvarna 오토모어로 바꾼 것입니다. 매년 300유로 정도의 휘발유가 들어가는 잔디 트랙터에 비해 이 오토모어는 연간 35유로의 전기로 작동한다고 합니다. 그 외에는 저의 시간을 줄이고 대부분 금속 부품으로 제작된 450kg짜리 기계와 거의 플라스틱으로 보이는(실제로는 아마도 리튬이온 배터리가 대부분 차지하는) 10kg짜리 기계의 환경 영향도 줄입니다.
이 오토모어는 로봇이 수행할 작업을 결정하는 기준인 3D 중 하나를 충족합니다. 3D는 Dull(반복성), Dangerous(위험성), Dirty(오염성)입니다. 필자가 사는 아일랜드는 연초라면 잔디 깎기를 할만하지만 여름에는 5일마다 잔디를 깎아야 하므로 성가신 일이 됩니다.
그림 1 - 필자의 오토모어
필자가 직접 했기 때문에 로봇을 설치하는 데 하루 온종일 걸렸습니다. 잔디를 빙 둘러 경계선 케이블을 설치하고 작은 말뚝으로 고정해야 합니다. 그러면 모어가 이 케이블로부터 신호를 감지하여 방향을 전환합니다. 화단과 로봇을 손상시킬 수 있는 대형 물체를 우회하도록 작은 루프를 추가할 수 있습니다. 루프를 형성하는 직선 케이블은 서로 가까이 설치해야 합니다. 필자가 짐작하기에 그러면 경계선 케이블의 자기장이 상쇄되는 것 같습니다. 아래 그림에 그러한 루프의 예가 나와 있습니다.
그림 2 - 경계선 케이블 루프를 사용하여 나무와 같은 장애물을 피하는 방법.
위 그림의 “A”와 같이 로봇이 접근하기 어려운 구역에서 잔디가 잘 깎이도록 유도 케이블을 설치할 수도 있습니다. 필자는 유도 케이블을 3개 설치했습니다. 충전 스테이션을 떠난 로봇은 유도 케이블을 따라 임의 거리를 이동하고 케이블에서 임의 방향으로 벗어납니다. 이 유도 케이블은 로봇이 배터리가 부족할 때 충전 스테이션을 찾을 때에도 도움이 됩니다. 로봇은 경계선 케이블을 따라갈 수도 있지만 유도 케이블 중 하나를 만나면 더 빠르게 복귀할 수 있습니다.
그림 3 - 정원에서 임의 이동하는 로봇 경로를 보여주는 휴대전화 앱의 스크린샷
잔디를 깎을 때 로봇은 정원에서 의사 임의 패턴으로 이동합니다. GPS 센서 장착 버전의 경우 모어는 GPS를 사용하여 정원에서 오랫동안 이동하지 않은 구역을 알 수 있습니다. 또한 로봇의 현재 위치를 확인하고, 로봇이 정지했거나 지정된 보안 구역을 벗어난 경우 알림을 받고, 절단 높이를 조정하고, 로봇에게 파킹을 지시할 수 있는 앱도 있습니다.
그림 4 - 로봇이 작업하는 모습을 지켜보는 필자.
오토모어의 한 가지 문제는 필자가 오버런 설정을 사용하여 수선화를 보호할 수 있을 것으로 생각했다는 것입니다. 오버런은 로봇이 경계선 케이블을 지나 되돌아올 수 있는 거리입니다. 하지만 이 설정은 단방향입니다. 즉 오버런을 높일 수만 있고 낮출 수는 없습니다. 그래서 5월까지는 잔디 트랙터를 사용해야 합니다.
그림 5 - 오토모어 배치를 가로막는 수선화.
또 하나의 문제는 경계선 케이블에서 단선을 찾는 것입니다. 지난 1월에 필자는 베이스 스테이션 및 로봇의 전원을 켜고 유도 케이블에 문제가 없음을 확인했습니다. 지난 주에 전원을 켰을 때는 램프가 파란색으로 점멸하여 경계선 유도 케이블이 단선되었음을 나타냈습니다. 모어가 정원에서 도달하기 어려운 구역에 접근할 수 있도록 설치된 유도 케이블을 사용하여 세 개의 세그먼트 중 하나에서 단선 위치를 확인할 수 있습니다. 디버그를 위해 유도 케이블을 사용하는 경우 결국 휴대용 라디오를 사용하여 100m 길이의 케이블에서 단선 위치를 찾는 일이 남습니다. 라디오를 들고 케이블을 따라 이동하면 잡음 수준이 달라집니다. 바닥을 기어가면서 라디오를 이리저리 움직이다 보면 잡음이 사라지는 위치를 찾을 수 있습니다. 단선을 찾는 데 한 시간 정도 걸렸는데, 감자를 심다가 잠시 쉬느라 삽을 꽂을 때 케이블이 끊긴 것이었습니다. 완전 자율형 모어는 유도 케이블이 필요하지 않을 텐데 필자가 생각하기에 공장 환경의 AGV에서와 비슷한 문제가 있어 역시 유도 케이블이 필요할 것입니다.
그림 10 - 경계선 케이블 단선을 찾기 위해 272khz로 튜닝된 휴대용 라디오
여기는 안전 기능 블로그이고 표준에 대한 관심이 높기 때문에 이 경우 어떤 표준이 적용될 수 있는지 알아보았습니다. 오토모어는 센서(경계선 케이블 및 초음파 충돌)로부터의 입력에 반응하고 동작을 결정하고 상시 감시가 필요하지 않으므로 자율 주행 로봇으로 분류될 수 있습니다.
오토모어는 ISO 10218-1에 따른 산업용 로봇의 정의를 충족하지 않습니다(3축 이상 프로그래밍할 수 없고 산업용 자동화 용도로 사용할 수 없음). 하지만 ISO 13482에 따른 서비스 로봇의 정의를 충족하는 것으로 보입니다.
그림 6 - ISO 13482의 서비스 로봇 정의
ISO 3691-4, R15.08, B56.5 같은 대부분의 로봇(모바일 로봇)은 산업용 로봇을 다루고 있으므로 모든 것을 감안하면 ISO 13842가 가장 적절하다고 생각됩니다.
ISO 13848은 ISO 13849의 성능 수준을 구현할 안전 척도로 사용하며 최대 20km/h 속도로 이동하는 로봇이 대상입니다.
ISO 5395-1은 내연 기관을 장착한 정원용 론모어에 적용되므로 배터리 구동식 전기 론모어와는 상관이 없습니다.
가전제품 제어 시스템에 대한 IEC 60730-1도 관련이 있을 것 같습니다.
사용 설명서에서 어떤 표준이 적용될 수 있는지 찾아보니 2006/42/EC – 기계 지침
EN 50636-2-107:2015 – 가정용 및 이와 유사한 전기기기의 안전성 – 제2-107부 – 로봇 구동식 전기 잔디 깎기의 개별요구사항에 대한 언급이 보였습니다.
사용 설명서에는 소음 및 EMC와 관련된 여러 표준이 나열되어 있습니다.
오토모어는 기계이므로 위험 평가가 ISO 12100 및 ISO 12100를 기반으로 해야 하며 관련 표준은 다음과 같은 리스크 감소 조치 단계를 규정하고 있습니다. 먼저 위험을 제거하고, 이것이 불가능하다면 해결 방법(예: 안전 기능 또는 가드)을 구상하고, 마지막으로 경고 및 정보를 제공합니다. 이 오토모어는 위험을 제거하는 데 성공하여 안전 기능 표준을 적용할 필요가 없어진 것으로 보입니다. 오토모어에서 위험 제거의 한 예는 블레이드입니다.
그림 7 - 오토모어 블레이드
오토모어 블레이드는 일반 모어에 비하면 정말 작습니다. 또한 장애물에 닿으면 블레이드가 뒤로 접히고 베이스가 다시 자유롭게 회전하면 원심력 때문에 다시 튀어나옵니다(이는 사고 방지보다는 블레이드를 절약하기 위한 것으로 보임). 자상은 생기겠지만 사지를 절단할 수는 없을 것입니다. 구글에서 잔디 깎기 사고와 어린이를 검색하면 많은 참고 자료를 볼 수 있는데, 예를 들어 미국 전역에서 매년 86,000건 이상의 잔디 깎기 관련 사고가 발생하고 잔디 트랙터가 푸시 모어보다 사고 빈도가 높다고 합니다. 작은 블레이드는 분명히 도움이 될 것입니다. 또한 로봇은 중량이 가볍고 모서리가 둥글기 때문에 충돌로 인한 위험도 낮을 것입니다. 하지만 전복 위험이 있을 수 있습니다. 모어가 전복될 경우 이를 감지하여 블레이드를 정지시키는 센서가 있습니다.
리튬이온 배터리 충전 시스템과 관련된 표준과 같은 다른 관련 표준이 분명히 있겠지만 오늘의 주제는 아닙니다.
종합적으로 필자는 이 오토모어에 매우 만족하며 후속 제품이 궁금해집니다. 이제까지 가정용 로봇 시장은 몇 개의의 기업이 막대한 자금을 투입하면서도 별다른 성공을 거두지는 못하는 상황이었습니다. 필자는 이 동영상에 보이듯이 귀여운 Mayfield Kuri를 특히 좋아합니다. 안타깝게도 Bosch에서 지원하는 이 프로젝트는 이제 마무리되었습니다. 자세한 내용은 여기를 참조하세요. 아마도 더 지능적인 애완동물이 필요한가 봅니다. Kuri뿐만 아니라 이제 Honda Asimo도 은퇴할 것으로 생각합니다.
그림 8 - Mayfield Kuri
로봇의 다른 대규모 성장 영역은 가사 노동 보조뿐 아니라 노인 돌봄을 위한 생활 지원 로봇입니다. 아마도 나중에 이에 대한 블로그를 게시할 것입니다.