새로운 시장을 향해 달려가는 ‘모바일 로봇’

세상에 중요한 로봇기술은 매우 많다. 그렇다면 이 많은 로봇기술들이 지향하는, 가장 원초적인 로봇의 기본 요소는 무엇인가. 한 로봇업계 관계자는 로봇에 작업 능력을 부여할 수 있는 로봇 팔 기술과, 로봇을 이동시킬 수 있는 모바일 기술, 그리고 이를 운용할 수 있는 제어기술을 꼽았다. 곰곰이 생각해보면, 현재 운용되는 많은 형태의 로봇들은 이 세 가지로부터 파생됐다는 사실을 알 수 있다. 이에 본지에서는 새롭게 부상하고 있는 시장, 모바일 로봇에 대해 살펴보고자 한다.

 

 

 

로봇 팔과 로봇의 이동성, 그리고 이를 위한 제어는 로봇기술에 있어 빼놓을 수 없는 기본적인 요소들이다.

로봇 팔의 경우 1961년 유니메이션을 시작으로, 이제는 하드웨어 기술과 더불어 관련 응용기술 분야까지 많은 기술적 진보를 이룩했고, 이미 시장 측면에서도 눈부신 성과를 거두었다.

반면 로봇의 이동성, 즉 모바일 로봇의 경우에는 아직까지도 폭발적인 시장의 증가를 보여주고 있지는 않다. 로봇을 이동시키는 다양한 수단(바퀴, 다리 등)을 통틀어도 마찬가지이다. 이것이 과연 모바일 로봇 개발이 로봇 팔 개발보다 상대적으로 뒤쳐져서일까? 그렇지 않다.

 

최초의 모바일 로봇, ‘Shakey’

세계 최초의 모바일 로봇은 1966년부터 1972년까지 스탠포드 연구소(Stanford Research Institute International)에서 선보인 ‘Shakey the Robot(이하 Shakey)’이다. 세계 최초의 로봇 팔이 등장한 시기와 비교해 그리 차이가 나지 않을 정도로 사실 이 분야는 로봇 역사에 있어 오랫동안 연구되어 왔다.

스탠포드 연구소가 Shakey를 개발한 동기는 인공지능 문제를 연구하던 연구자들이 이를 직접 액션으로 검증하기 위해서였다.

DARPA의 자금이 투입된 이 프로젝트에는 프로젝트 매니저 Charles Rosen을 비롯해 Nils Nilsson, Alfred Brain, Sven Wahlstrom, Bertram Raphael, Richard Duda, Peter Hart, Richard Fikes, Richard Waldinger, Thomas Garvey, Jay Tenenbaum, Michael Wilber 등이 주요 연구자로 참여했다.

스탠포드 연구소는 1969년, 24분짜리 Shakey 관련 영상을 공개하며 언론의 주목을 받았고, 이어 2004년 명예의 전당에 헌정됐다.

이후 많은 연구자들이 로봇의 자율주행과 관련된 다양한 연구들을 진행해왔지만, 현재까지 ‘이동성’이라는 전방위적인 적용 특성에 비해 두드러지는 적용 사례가 등장하지는 않고 있는 상황이다.

 

 

 

자율주행 기술 넘어 응용 기술 개발이 필요

최근 병원 물류 이송 로봇으로 가시적인 성과를 달성하고 있는 (주)NT로봇의 김경환 대표이사는 확장성이 뛰어난 자율주행 로봇을 굳이 ‘의료’ 분야에 한정하는가에 대한 질문에 “모바일 로봇은 환경에 영향을 받기 때문”이라고 답했다. 요컨대, 공장에서 사용되는 모바일 로봇과 병원에서 사용되는 모바일 로봇이 다르다는 의미이다.

공장에서 사용되는 로봇은 중량물을, 정해진 시간에 이송하며, 상대적으로 소음 또는 사람의 간섭으로부터 자유롭지만, 병원용 이송 로봇은 클린성, 소음, 그리고 불특정한 시간에 빈번하게 활용되기 때문에 두 모바일 로봇에 요구되는 사양이 다르다.

또한 그는 “오랫동안 많은 사람들이 자율주행 기능에 집착해왔는데, 이런 방식으로는 시장을 열 수 없다”며 “이제는 모바일 로봇을 상용화하는 측면에서의 기술도 고려되어야 한다. 예를 들어 단순히 자율주행 기술을 넘어 사람을 따라가는 기능, 휴대폰으로 모바일 로봇을 부르는 기능, 여러 대의 로봇들 중 가장 가까운 로봇이 사용자에게 갈 수 있는 기능, 반대로 다수의 사용자들이 호출했을 때 로봇이 작업 순서를 관리하는 기능, 엘리베이터가 있는 환경에서 로봇이 엘리베이터 서버와 연동되는 기능 등 자율주행을 넘어 실제 현장에 적용하기 위한 응용기술들의 개발이 중요한 시점이 왔다.”고 전했다.

 

제조 현장 속에서 활약하는 AGV

인공지능 플랫폼을 이용해 장애물을 회피하는 자율주행에 대한 연구가 결실을 맺고 있는 상황이지만, 사실 오래 전부터 제조 현장에서는 보다 단순한 타입의 모바일 로봇이 적용되어 왔다. 바로 바닥, 천장, 벽 등에 표시된 가이드를 따라 움직이는 AGV(Automated Guided Vehicle) 형태의 로봇이다.

AGV는 레일 등의 부가적인 기구물 대신, 자기센서, 전자기유도센서, 컬러포토센서, 레이저 내비게이션 등 다양한 유도장치와 마커를 이용해 로봇의 주행을 실현하는 방식으로, 컨베이어 장치, 로봇 암 등 다양한 부가장치를 장착해 목적에 적합한 최적의 시스템을 구성할 수 있다. 최근에는 대전 소재의 로봇SI기업 비전세미콘이 자사의 AGV인 오토밴에 유니버설로봇을 조합한 ‘자유로시스템’을 선보이며 AGV와 수직다관절로봇의 융합을 선보이기도 했다.

 

 

 

이미 오래 전부터 AGV는 자동화 공정에 있어 하나의 합리화기기로서 운용되어 왔으며, 국내에서는 제조용 로봇 메이커뿐만 아니라 다수의 물류 자동화 기업들이 AGV를 공급해오며 기술력을 탄탄하게 쌓고 있다.

통상적으로 대기업 등 개발력을 보유한 기업들은 자체적으로 AGV를 개발하기도 하지만, 전문기업들은 다년간 축적된 노하우 및 응용 사례를 바탕으로 자동차, 반도체, 식품, 택배·물류, 금형, 화장품, 전자 등 전방위적인 산업에 AGV를 공급하고 있다.

구동의 핵심이 되는 드라이브 유닛은 보통 BLDC 모터를 사용하고, 정밀제어 및 고속을 원할 경우에는 서보모터로 대체하기도 하며, 특히 중량물 이송을 위한 AGV에는 저전압 AC모터가 사용되기도 한다. 일부 국내기업들은 이러한 핵심 부품을 국산화하며 더욱 강력한 경쟁력을 갖추기도 한다.

부산소재의 AGV 전문 기업인 한성웰텍(주)의 경우에는 중량물 AGV의 드라이브 유닛을 국산화하며 6㎾급 모델을 양산 중이고, 소형 RDD 드라이브 유닛도 개발해 100~200w급의 용량도 자체적으로 생산하고 있다. 동사의 서서교 연구소장은 “과거에 도입되었던 AGV는 해외 제품을 그대로 판매하거나 비싼 부품들을 사용해 고객들이 가격적으로 부담을 가졌고, 일부 대기업에서는 자체 개발해 사용하고 있었다”며 “당사는 이를 90% 이상 국산화하는데 성공하면서 가격 경쟁력을 확보했고, 이를 통해 도입을 망설였던 여러 산업 분야에서 AGV 도입에 대한 긍정적인 분위기를 조성하는데 앞장서고 있다”고 전했다

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 새로운 시장을 향해 달려가는 ‘모바일 로봇’