서비스 로봇

서비스 분야를 정복할 로봇

서비스 로봇이 그 어느 때보다 사랑을 받고 있다. 배달 서비스, 피킹 어시스턴트, 모바일 에스코트 로봇 등이 서비스 로봇 범주에 속한다. 서비스 로봇의 수가 증가하고, 스마트해지고 사용 가능성은 더욱 다양해지고 있다.

 

빅토리아 존넨베르크(Victoria Sonnenberg)

 

보고 느끼는 감각은 이제 더 이상 인간의 전유물이 아니다. 언젠가부터 서비스 로봇에게 센서와 인공 지능을 통해 인간과 유사한 감각기관을 불어 넣었다. 로봇은 이제 인간에게 유용하고 다양한 측면에서 사고하고 일할 수 있을 만큼 성장하였다. 가파른 학습 곡선과 지속적인 발전 덕분에 완벽한 도우미로 거듭나면서 서비스 로봇의 판매량이 급증하고 있다. 2017년도에 52억 US 달러의 기록적인 매출액을 예상했던 IFR은 2018년에서 2020년까지 평균 20 ~ 25%의 성장을 기대하고 있다. World-Robotics 2017 리포트의 결과도 이와 유사하게 나왔다. 금액으로 치면 270억 US 달러(원화로 30조 원)에 이른다.

 

가까운 거리에서 서비스 로봇과 함께

중요한 성장 동력은 의료, 물류 그리고 현장 서비스에서 형성되고 있으며, 개인 서비스 분야도 계속 증가하고 있다. Automatica 2018은 로봇의 최신 세대와 고급 기능을 보여주는 흥미로운 전시회이자 적합한 플랫폼이었다. 데모 파크에는 쉽게 접근할 수 있는 많은 서비스 로봇이 선보였고, 많은 전시 부스에서 서비스 로봇을 직접 체험할 수 있는 기회가 제공되었다. 이 가운데 가장 잘 알려진 로봇은 Care-O-bot이다. 이 로봇은 현재 잉골슈타트의 새턴 매장에서 배터리나 핸드폰을 찾는 고객들을 안내하고 있다.

 

서비스 로봇 CARE-O-BOT 4이 상업화되다

Care-O-bot 4가 잉골슈타트 새턴 매장에서 고객을 맞이하고 그들이 찾는 제품을 안내하고 있다.

3년 전에 프라운호퍼 생산기술 및 자동화 연구소가 이 서비스 로봇을 처음 선보였다. 2016년 말에 새턴 마트 팀이 ‚파울‘이라고 명명한 이 로봇은 잉골슈타트 매장에서 고객들에게 인사하고, 고객들이 찾는 제품을 안내하고 있다. 현재 Care-O-bot 4는 시장 성숙단계에 도달하였다. 프라운호퍼 IPA에서 Care-O-bot 4를 수년 동안 함께 개발한 울리히 라이저는 지난 해 말에 Care-O-bot 4를 양산할 목적으로 Unity Robotics를 설립하였다. 동시에 프라운호퍼에서도 이 로봇을 새로운 적용 영역을 넓히기 위해 계속 개발하고 있다. „우리 목표는 Care-O-bot 4를 상용화하고 이 로봇을 이용하여 서비스 섹터의 프로세스를 자동화하는 것입니다. 이 로봇이 단순 작업을 담당하면서 점점 줄어드는 숙련된 인력을 지원하게 될 것입니다.“ (울리히 라이저) „Care-O-bot은 센서를 이용하여 복잡한 일상의 상황을 파악하고 이를 기반으로 구체적인 물리적 지원을 제공합니다. 이를 통해 신체적 한계를 지닌 장애인들도 자신의 공간에서 자기 결정적으로 살아갈 수 있게 되었습니다.“ (비르깃 그라프, 프라운호퍼 IPA에서 가정용 및 어시스턴스 로봇 공학 그룹 지도)

로봇은 안전하게 방향을 정하기 위해 여러 센서, 레이저, 카메라를 갖추고 사전에 프로그래밍된 경로를 따라간다. 로봇은 사람이나 장애물을 만나면 센서와 저장된 건물 지도를 이용하여 목적지로 가는 경로를 다시 결정한다.

             덴마크의 로봇 제조사 MiR (Mobile Industrial Robots)도 서비스 로봇 분야에서 자리잡을 수 있었다. 산업용 이동식 및 자율형 로봇 제조사인 이 회사는 2017년에 세 배의 매출을 올리면서 이를 입증하였다. 처음엔 아무도 1,000만 유로(원화로 128억 원)의 연간 매출을 예상하지 못했었다. „지난 해 성장은 국제적인 고객들의 주문 덕분입니다. 당사 로봇 MiR100과 MiR200의 장점이 고객들에게 설득력 있게 다가갈 수 있었고, 대량의 이동식 로봇을 주문 받았습니다. 우리는 전세계적으로 생산 시스템에서 이동하는 대부분의 운반 로봇을 제조하고 있습니다.“ (토마스 비스티, Mobile Industrial Robots CEO) 날쌘 이 작은 로봇은 이제 다정하고 친절한 회사의 일원이 되고 있다. 미국의 프로그래머블 DC 전원 공급기 분야 전문업체인 Magna-Power는 두 대의 MiR100 로봇에게 스코티와 체코브라는 이름을 붙여 주었다.  

 

스코티와 체코브가 직원들의 부담을 덜어주다

이 두 대의 이동식 로봇은 직원들에게서 반복적이고 지루한 운반 작업의 부담을 덜어주었다. 이전에는 3명의 정규 직원이 부품과 어셈블리의 이동을 담당했었다. 이제 이들은 다른 고부가가치 활동에 시간을 할애하고 있다. Magna-Power는 동종 업계에서 생산시간이 가장 짧은 회사 중 하나이다. 이는 해외 경쟁 업체들과 경쟁하기 위한 중요한 요소이다. 이러한 위치를 지키기 위해 이 회사는 생산 프로세스의 효율성을 계속해서 최적화하고 있다. 창고에서 출발하여 부품과 어셈블리를 운반해야 하는데, 그 경로는 판금 가공에서 회로 기판과 케이블 하네스 조립까지, 마그넷 코어와 히트 싱크 제조를 거쳐 최종 조립과 검사 과정까지 이른다. „우리는 회사의 다양한 공정으로 재료를 운반하는 데에 상당한 인력이 필요하다는 점을 확인하였습니다.“(아담 피텔, Magna-Power 부사장) 이동식 로봇을 사용하기 전에는 직원들이 다른 공정으로 자재를 옮기는 데에 많은 시간을 할애했다.

             여러 직원이 부품을 동시에 받으려 하거나 부품을 가지러 가는 경우가 있어 종종 창고에서 정체가 발생하였고, 또 다른 비효율적인 상황이 발생하였다. 직원들이 창고에서 특정 자재를 찾지 못할 경우 부품이 없어 필요한 시점에 사용할 수 없었고 결과적으로 시간이 한참 경과한 뒤에 처리할 수 있었다. 창고에 있는 직원 수를 통제하는 것도 어려웠고, 이미 납품한 부품과 비교하여 각 하위 어셈블리를 위한 부품을 조립해야 했다. 그리고 이런 상황에서 납품이 얼마나 걸릴지 예측하는 것은 더욱 어려웠다. „우리는 이런 작업에 자율 로봇을 투입하는 방법이 상당히 좋을 것이라고 생각했습니다.“(아담 피텔) Magna-Power는 귀중한 생산시간을 잘 활용하기 위해 먼저 공장에서 부품 및 어셈블리 운반을 관리할 목적으로 MiR100 로봇을 사용하기로 결정했다. 로봇을 성공적으로 배치하고, 몇 주 지나지 않아 이 회사는 Mobile Industrial Robots의 두 번째 이동식 로봇을 배치하였다.  

 

이동식 로봇이 단조로운 운반 작업을 담당하다

이 이동식 로봇은 현재 해당 생산영역에서 창고까지 노선 버스처럼 공장을 운행하도록 프로그래밍되어 있다. 직원들은 컨테이너를 모아 각 부서에 대한 자석 라벨을 사용하여 로봇의 적재 모듈 선반 위에 적재한다. 로봇은 프로그래밍되어 있는 각 정지 위치로 이동하고, 직원들은 그 곳에서 로봇을 정지시키고 조립 세트를 꺼낸 다음 창고로 되돌아가는 완성된 어셈블리를 다시 적재한다. 로봇이 창고로 되돌아가면, 해당 로봇의 적재 선반에는 생산 라인을 위한 새 부품으로 채우고, 동시에 충전하기 위해 충전 스테이션과 자동으로 연결된다.

             Automatica 2018에서 MiR는 이동식 로봇, 그 가운데 견인 시스템인 MiR 후크를 장착하여 최대 500kg까지 끌 수 있는 MiR200과 선반 마운팅을 장착한 이동식 로봇의 다양한 사용 시나리오를 소개하고, 프린트 플레이트를 옮기는 협동 로봇 암을 장착한 MiR 로봇을 처음으로 선보였다. MiR은 서비스 로봇에 많은 발전 가능성이 있으며, 이는 산업용 로봇에도 해당된다. „MiR 제품과 같이 비전 가이드 시스템과 정교한 센서 기술을 장착한 로봇은 안전 펜스 없이 작업자 바로 옆에서 안전하고 유연하게 일하고 있습니다. 이들의 이러한 특성 덕분에 앞으로 모든 산업 분야의 생산현장에 더욱 진출할 것입니다.“(토마스 비스티, MiR CEO) 그뿐만 아니라 트렌드도 기술의 간단한 조작성과 간단한 설치 쪽으로 확장하고 있다. „자동화를 가능한 유연하고 저렴하게 조성하기 위해, 직관적으로 프로그래밍할 수 있고 빠르게 투입할 수 있는 로봇에 대한 수요가 많습니다. 향후 몇 년간 생산을 효율적으로 경쟁력 있게 형성할 수 있도록 복잡하지 않게 통합할 수 있는 솔루션을 제공하고 있습니다.“(비스티)

             스타트업인 Magazino 역시 서비스 물류 분야의 전시업체로, 이 회사는 사내 물류용 감각 제어 이동 로봇을 개발하여 직접 제조하고 있다. Magazino 기술을 이용하여 2D 카메라와 3D 카메라로 선반의 물건들을 식별하고 위치를 확인하여, 안전하게 잡아 올린 후 지정된 장소에 이동시킬 수 있다. Magazino는 감각 제어 로봇을 위한 시스템인 Acros(Advanced Cooperative Robot Operating System)을 개발하였다. Acros의 목적은 감각 제어 로봇을 개발하고 이를 구현한다. 또한 이 시스템은 로봇의 정렬과 제어에 이용된다. Acros로 구동되는 모든 로봇 데이터로부터 지식을 생성하는 딥 러닝 글로벌 지식 베이스가 이 로봇의 AI(지능적 행동)의 기반이 되고 있다.

 

로봇이 딥 러닝을 통해 배우다

레이저 센서와 스테레오 카메라로 피킹 로봇인 Toru Cube는 창고 내에서 스스로 길을 찾을 수 있다.

예전에 로봇은 결정론적이었다. 예를 들어, 용접 로봇은 한번 프로그래밍되면 수천 번을 정해진 시점에 똑같은 자리에 반복적인 용접 지점을 만든다. 또한 펜스와 라이트 배리어로 로봇과 사람이 분리된 상태로 일하였는데, 로봇에게 주변을 탐색하는 감각기관이 없었기 때문이다. 이러한 결함을 이제 수많은 센서와 카메라 기술을 사용하여 상쇄시키고, 새로운 로봇은 자신이 위치한 환경에서 어떻게 해야 할지를 결정할 수 있게 되었다.

             작업 영역을 사람과 공유해야 하는 경우, 로봇에 대한 환경은 그리 간단하지가 않다. PLC 컨트롤과 같은 기존 솔루션과 프로그래밍 도구는 이런 필요성에 대해 더 이상 조정할 수 없다. 따라서 로봇을 프로그래밍하고 제어하여 네트워킹할 근본적인 새로운 접근법이 필요하다. 로봇은 더 이상 결정론적이지 않고, 감각과 지각에 의해 제어된다. Magazino은 이를 위해 기반이 되는 로봇의 뇌를 전세계에서 처음으로 사용하였다. 로봇 모델 Toru, Soto, Kado의 데이터 센터인 Acros가 형성하였다.

Acros는 이동식 로봇을 위해 magazino가 개발한 혁명적인 소프트웨어 수트로, 카메라와 센서 데이터를 기반으로 스스로 행동하고 결정을 내린다.

지금까지는 각 제조사의 로봇이 개별적으로 각각의 필요한 자체적인 소프트웨어로 프로그래밍되었다면, Acros는 처음으로 완전히 다른 유형의 로봇들을 빠르고 복잡하지 않게 상위 „운영 시스템“으로 프로그래밍하였다. 따라서 하드웨어인 로봇은 교체할 수 있고, 지능은 소프트웨어 프레임워크인 Acros를 이용한다. 이 시스템을 탑재한 로봇이 전세계에서 더욱 많이 일할수록, 더 많은 지식과 데이터가 클라우드에 쌓이게 된다.

             로봇은 이제 딥 러닝을 통해 서로 배울 수 있게 되었다. Acros는 휴대전화의 안드로이드와 유사하게 개발자가 자신의 앱과 인터페이스를 가져올 수 있는, 전세계적으로 사용하는 플랫폼이다. Acros의 목표는 로봇이 인간과 같은 환경에서 작업하는 모든 곳에서 사용되는 것이다. 첫 번째 사용 영역은 창고의 사내 물류 프로세스와 생산공장이 될 것이다. 현재 이 시스템은 이동식 피킹 로봇과 고정된 픽&앤 플레이스 스테이션에서 사용되고 있다. 여기에 사용하는 픽&앤 플레이스 스테이션은 외부 제조사의 하드웨어이다. Acros 고객들은 개발된 프레임워크를 자신들만의 환경을 위해 사용하는 혜택을 누릴 수 있다. 이를 통해 개발 비용이 많이 절감되고 동시에 이 시스템을 통해 완전히 다르게 구성된 로봇에게도 간단히 적용할 수 있다. 몇 가지 요소만 개별적으로 새 하드웨어(예, 그리핑 암)에 맞게 조정하면 된다.

 

로봇이 클라우드에서 경험을 공유한다

이러한 가장 큰 장점은 Acros로 구동되는 모든 로봇이 자신들의 „경험“을 클라우드에서 공유한다는 점이다. 예를 들어 독일의 한 로봇이 박스에서 샴푸 병을 꺼내는 과정에서 수집한 데이터를 미국에 있는 이동식 피킹 로봇이 샴푸병과 닮은 다른 물체를 잡을 때 공유할 수 있다. 이제 이런 작업 절차를 매번 사전에 알아야 필요가 없게 된 것이다.

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