물류창고 및 산업용 자율 이동 로봇

June 10, 2024

자율이동로봇(AMR)의 이동성 학습

아기가 태어나 몸을 뒤집는 데 성공하면 나면 그 다음에는 ‘이동성(mobility)’을 학습합니다. 처음에는 가슴과 배를 포함한 사지를 모두 바닥에 붙인 채 고개만 위로 쳐들고 방바닥을 기어다니는 일명 ‘배밀이’라는 동작를 시도합니다. 팔과 다리에 어느 정도 힘이 붙으면 가슴과 배를 바닥에서 떼고 엉금엉금 기기 시작하는데 점점 더 속도가 빨라집니다. 기어다니는 훈련을 통해 다리에 근육이 생기면 벽이나 사물에 기대어 일어서는 연습을 하고, 사물에 의지하지 않고 저 혼자 일어서는 데 성공하면 이제 걸음마를 떼기 시작합니다. 한 발, 두 발 서툴게 발걸음을 내딛다 곧 풀썩 주저앉기 일쑤지만 포기하지 않고 몇 번이고 이 동작을 반복하는 모습이 무척이나 감동적입니다.

자율이동로봇(autonomous mobile robot, AMR)도 활동 범위 내에서 이처럼 성공적으로 동작하도록 프로그래밍됩니다. 이번 포스트에서는 AMR이 사물과 부딪힐 염려 없이 물류창고나 산업 환경을 성공적으로 탐색할 수 있도록 지원하는 암페놀 RF(Amphenol RF)의 기술에 대해 알아보겠습니다.-

물류창고 및 산업용 자율 이동 로봇 (출처: AndSus - stock.adobe.com)

모션 및 컨텍스트 자율 이동

물류창고와 산업 환경에서 AMR을 도입하는 사례가 점점 더 늘고 있습니다. AMR은 자재와 제품의 흐름을 이동 및 관리하고, 이러한 애플리케이션 환경 내에서 사람들과 함께 작업하는 데 사용되는 신뢰할 수 있고 24시간 작동하는 자기 주도적 자산입니다. 이는 반복적이고 복잡하며 무겁고 잠재적으로 위험한 작업을 효율적이고 성공적으로 수행할 수 있습니다.

아기가 시각, 청각, 촉각, 때로는 미각(혀와 입)을 사용하여 주변 환경을 안전하게 탐색하는 방법을 배우는 것처럼, 로봇은 움직이기 위해 다양한 센서를 통합하여 환경에 대한 데이터를 수집해야 합니다. 그들은 종종 카메라를 통해 달성되는 시력으로 '시야'를 확보합니다. 움직이는 로봇은 ToF(time-of-flight) 또는 적외선 센서를 사용하여 자신에게 다가오는 물체와의 충돌을 피할 수도 있습니다. 때로는 청각 신호를 사용하여 주변 환경에 대한 정보를 감지 또는 습득할 수 있습니다. 이러한 정보들은 FPGA(Field-Programmable Gate Array)와 MCU(microcontroller unit)을 활용하여 처리하고 실행 가능한 결정으로 전환할 수 있습니다.

자율성

AMR은 인공 지능(AI)과 머신 러닝(ML)을 포함한 다양한 혁신 기술의 도움을 받아, 탐색 방법을 '학습'하여 생산성을 극대화할 수 있습니다. AMR은 예상치 못한 상황을 경험하면 이를 적응 및 조정할 수 있습니다. 자신의 진로를 스스로 수정하고, 잠재적인 장애물을 탐색합니다. 이러한 기술은 AMR에게 자율성을 부여합니다.

자율성이란 '자체 입법(self-legislation)' 또는 '자치(self-governance)' 정도의 작동이 가능하다는 의미입니다. 이러한 자율성을 통해 외부의 관리자로부터 독립적으로 작업할 수 있습니다. AMR 프로그래밍은 주어진 목표에 대해 성과를 지속적으로 최적화하기 위해 의사 결정을 자율적으로 통제할 수 있게 하는 것입니다. 프로그래밍에는 상/하위 응답으로 간주될 만한 것들을 평가해서 우선 순위를 정할 수 있게 일관성을 갖는 것이 포함됩니다. 감지, 처리 및 AI가 결합되어 자극에 반응하도록 하는데, 이는 AMR이 상황에 맞는 단서를 포착하고 이성으로 대응할 수 있다는 것을 뜻합니다. AI의 하위 집합인 ML은 알고리즘을 사용하고, 이를 데이터 예제 기반의 구조적 서술에 배치합니다. ML은 이러한 로봇이 '학습'할 수 있도록 하여, 자율적 동작을 허용하는 추론에 반응하도록 합니다. 반응적 추론(responsive reasoning)을 통해 이들은 인간 인터페이스와 독립적으로 행동하고 기능할 수 있습니다.

암페놀 RF

암페놀 RF는 암페놀 코퍼레이션(Amphenol Corporation)의 사업부 중 하나입니다. 암페놀 RF는 무선 주파수(RF), 마이크로파, 데이터 전송 애플리케이션을 위한 동축 인터커넥트 제품의 세계 최대 제조사입니다. 업계 선도기업으로서 암페놀 RF는 연결성의 전세계 발전을 지속적으로 지원하고 있습니다. 암페놀 RF는 물류 창고와 산업 환경에 사용되는 AMR을 위한 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

이를 보여줄 수 있는 좋은 사례로 암페놀 RF AUTOMATE ^® Type A Mini-FAKRA 커넥터를 들 수 있습니다(그림 2). 이 초소형 버전 B(SMB) 동축 RF 커넥터는 공간을 고려한 고성능 인터페이스가 특징으로서, 차세대 자율주행 차량 및 로봇 애플리케이션에 적합합니다. 이 제품군은 최대 20Gbps의 데이터 전송을 지원하며, 표준 FAKRA(독일의 Fachkreis Automobil 표준) 제품보다 설치 공간 요건을 80%까지 줄입니다.통상적으로 360° 서라운드 뷰 카메라, 자율 주행 차량(AV), AMR 등의 애플리케이션에 활용됩니다.

그림 1. 암페놀 RF AUTOMATE® Type A Mini-FAKRA 커넥터는 최대 20Gbps의 데이터 전송 속도를 지원하며 차세대 자율 차량 및 로봇 애플리케이션에 적합합니다.

AMR은 종종 암페놀 RF AMC4 RA to TNC/RP-TNC 잭 IP67 케이블 어셈블리를 성공적으로 사용합니다. 이는 TNC(Threaded Neill-Concelman) 및 RP(Reverse Polarity)-TNC IP67 직선 전면 장착 벌크헤드 잭 케이블 어셈블리에 대한 직각 플러그 제품입니다(그림 3). 이 케이블 어셈블리는 1.13mm 마이크로 케이블 타입과 100mm, 150mm, 200mm, 250mm 및 300mm 케이블 길이로 제공됩니다. AMC4 RA to TNC/RP-TNC 케이블 어셈블리는 황동 및 인청동 접점 재료를 사용한 금 접점 도금 형태로 제공됩니다. 케이블 어셈블리는 50Ω 임피던스와 최대 6GHz의 주파수가 특징입니다.

그림 2. 암페놀 RF AMC4 RA to TNC/RP-TNC 잭 IP67 케이블 어셈블리는 최대 6GHz의 주파수와 50Ω의 임피던스를 제공하며, AMR에 적합합니다.

산업용 자율주행로봇은 다른 기계나 사람 작업자들 사이에서 효율적으로 움직이고 독립적으로 작동할 수 있을 만큼 똑똑해야 하지만, 그 전에 먼저 주변 환경으로부터 학습하고 자연스럽게 배울 수 있는 능력이 있어야 합니다. 어린 아이와 마찬가지로, AMR 역시 한 지점에서 다른 지점으로 자율적으로 안전하게 이동하기 위해서는 이동성에 대한 학습 과정이 필요합니다. 그러한 변화가 어느 날 갑자기 이루어지는 일은 극히 드뭅니다. 암페놀은 로봇이 주변 환경을 이해하고 지능적으로 연결하여 스스로 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 엔지니어링 기술입니다. 암페놀 플러그드인 비디오 시리즈(Amphenol PluggedIn Video Series)는 더 많은 편의성, 이동성, 성능 및 속도를 요구하는 주요 제품들과 관련 주제에 대한 정보와 자료를 제공합니다.