키바

키바(Kiva)

아마존(Amazon)

키바(Kiva)는 아마존(Amazon)이 개발한 물류로봇이다. 키바는 물류창고를 돌아다니면서 재고를 스스로 파악해 알려주고, 발송해야 할 제품을 찾아 포장코너로 운반하는 업무를 담당한다.

상세

아마존 물류센터는 마치 거대한 도서관처럼 선반이 나열되어 있다. 공급 제품은 1개씩 코드를 읽어 선반 빈 곳에 배치하고 출하할 때에는 반대로 휴대용 단말기를 이용해 필요한 제품이 어떤 선반 어느 위치에 있는지 최적의 경로를 찾는다. 하지만 키바는 제어센터에서 지령이 떨어지면 원하는 상품을 넣은 선반으로 곧바로 이동, 선반 자체를 들어서 담당자가 있는 곳까지 가져다준다. 키바는 바퀴가 달려있는 물류로봇으로 지정된 경로에 따라서 이동한다. 키바의 특별한 점은 무거운 선반을 통째로 이동시킬 수 있을 만큼 힘이 세면서도 이동이 빠르다는 점과 직원의 명령에 따라서 그때그때 해당 물품을 찾아서 가져다줄 수 있다는 점이다. 직원이 명령을 내리면 해당 제품이 있는 선반으로 이동해서 선반 아랫부분으로 들어가 선반을 통째로 이동시켜서 직원에게 가져다주고 다시 제자리로 가져다 두는 방식이다. 선반을 통째로 운반할 수 있을 만큼 힘이 세면서도 빠르게 이동할 수 있다는 것이 키바의 장점이다. 키바의 도움이 있기 전에는 직원들이 직접 넓은 물류 매장을 발로 뛰어다니면서 필요한 물품을 찾아야 했다. 높은 선반 위에 있는 물품을 꺼내기 위해서는 사다리로 오르락 내리락하는 수고가 필요했다. 하지만 키바를 도입한 이후에는 직원들은 더 이상 이리저리 이동하며 물품을 찾아 헤맬 필요가 사라졌다. 키바에게 명령만 내리면 필요한 물품을 척척 가져다주기 때문이다. 아마존은 아마존이 물류센터에 키바 로봇를 도입한 이후 운영비용의 약 20%, 각 물류센터 마다 약 2천 200만달러에 달하는 비용을 절감할 수 있었다. 실제로 아마존 물류센터에 키바 로봇이 도입되면서 기존 60~75분이었던 물류 순환속도가 약 15분으로 빨라졌고 공간을 효율적으로 사용하면서 재고를 둘 수 있는 공간도 50% 정도 증가한 것으로 나타났다.

작동

키바에는 약 60×80cm 넓이, 30cm 높이의 본체가 있다. 상단에는 코르크 따개처럼 동작하는 리프팅 메커니즘이 있다. 이 메커니즘을 통해 카바는 머리에 짐을 싣고 다니는 짐꾼처럼 적재선반을 들고 운반할 수 있다. 적재선반은 400kg까지 물건을 올릴 수 있는데 이는 키바 무게의 4배에 해당한다. 시속 4.8km의 속도로 주행하는 로봇은 직선으로 조심스럽게 움직이며 직각으로 회전한다. 로봇이 회전할 때마다 적재 선반이 흔들리지 않도록 리프팅 메커니즘을 반대방향으로 회전한다. 이렇게 하면 적재선반이 균형을 잃거나 물건을 떨어뜨릴 가능성을 줄일 수 있다. 주문을 처리하는 과정은 집품, 포장, 배송으로 이루어진다. 로봇이 등장하기 전에는 작업자가 선반 통로를 끊임없이 오르내리며 물건을 찾아 포장 작업대로 가져와야 했지만 물류 로봇이 도입된 후 사람은 이제 작업대에서 기다리고 있으면 된다. 키바가 각각의 주문에 맞는 물품이 담긴 적재 선반을 찾아 운반해준다. 키바는 중앙 경로 처리시스템의 지시를 받아 움직인다. 물류센터 바닥에 2미터 간격으로 부착된 바코드를 스캔하여 자신의 위치를 파악하고 와이파이를 통해 위치를 전달한다. 주문이 들어오면 그에 맞는 적재선반의 아이디를 스캐너로 확인한 후 운반한다. 키바는 레이저 스캐너 외에도 충돌방지 센서를 탑재하고 있다. 이론적으로는 이러한 센서가 필요하지 않다. 키바의 이동경로에 사람이 있어서는 안 되고, 모든 로봇의 위치는 시스템으로 관리되므로 서로 충돌할 일이 없어야 하기 때문이다. 그러나 종종 적재 선반에서 물건이 떨어져 길을 막을 수도 있고, 사람이 길을 잘못 드는 경우도 있기 때문에 충돌 방지시스템이 필요하다. 한편 키바는 납축 배터리를 사용하며 2시간마다 자동으로 재충전을 한다. 리튬이온 배터리를 사용하면 더 긴 시간 작동할 수는 있지만 물류창고에서는 충전기가 멀리 떨어져 있지 않으므로 저렴한 납축 배터리를 선호한다.

특징

바코드

키바는 일반적인 물류이송 상황에서 필요한 복잡한 문제를 완벽히 풀기보다 주어진 상황을 단순화하고 경제적이며 적정한 기술을 도입하여 문제를 해결한 것이 가장 큰 특징이다. 이는 로봇시스템을 단순화하고 로봇의 도입과 유지비용을 낮춰 아마존이 수만 대의 로봇을 운용할 수 있는 이유가 된다. 예를 들어, 키바는 기술적으로 복잡하고 어려워 자동화가 힘든 물체 인식 및 파지, 포장 등의 조작 기능은 사람이 담당하고, 물건이 담긴 팔렛을 이송하는 작업에만 집중한다. 또한 주행기술 중 가장 중요한 전역위치추정은 사전에 바닥에 부착된 2차원 바코드를 통해 해결한다. 또한 옮겨야 할 물건이 담긴 팔렛도 팔렛에 부착된 2차원 바코드를 통해 이뤄진다. 로봇은 바코드로 이뤄진 로봇 길을 통해서만 이동하며, 장애물 회피를 하지 않고 사람이 로봇 이동 영역에 진입하고자 할 때 버튼을 통해 모든 로봇을 정지시키는 방식을 사용한다. 따라서 아마존 물류창고 바닥의 바코드를 따라 이동하기 때문에 다른 사람이나 사물과 충돌할 염려가 전혀 없다. 아마존 물류로봇의 성공 이후 유사한 형태와 기술 수준의 많은 물류로봇들이 시장에 발표되었다.

WMS 및 MHS

키바의 소프트웨어는 기본적으로 WMS와 상호작용하며 운영되고 있다. WMS는 창고 관리시스템을 의미한다. 이는 제품이 입고되어 출하될 때까지의 모든 물류의 흐름을 통제하면서 특정 상품이 어디에 얼마만큼 보관되고 있는지를 알려주는 실시간 재고 알림 시스템이다. 또한 컴퓨터를 기반으로 한 WMS는 제품의 입고, 적치, 포장 등을 통합 관리하며 정확한 재고정보를 주기 때문에 원활한 물류의 흐름을 제공할 수 있다. 키바는 이 물류 전반을 총괄하는 WMS 제어 영역 내에 포함되어 함께 운영된다. 재고관리와 품질관리는 WMS와 혼용되지만 제품의 배치 및 적재와 포장의 경우는 키바 자재 처리시스템인 MHS를 통해서만 이루어진다. WMS의 전체 과정 속에 키바의 MHS가 사용되는 방식으로 상호작용을 이루고 있다. MHS는 키바의 모든 처리과정을 이끌고 지식하는 키바의 소프트웨어 요소를 의미한다. 소프트웨어 측면에서 키바의 작동방식을 살펴보면, 첫 번째로 제품이 창고 관리시스템에 의해 입고되고 난 후 재고는 MHS와 WMS에 의해 입력되고 관리된다. 그 다음 재고가 키바 작업구역 내에 상품을 보관하는 선반에 적재되고, 후에 포장대에 있는 작업자들이 주문에 따라 제품을 요청하면 MHS에 의해 키바는 바닥에 있는 수많은 바코드 길을 따라 선반을 찾고 이를 작업자에게 가져오는 방식이다. 이로 인해 작업자는 직접 물건을 찾아다닐 필요 없이 키바가 가져온 제품을 그자리에서 포장만 하면 되기 때문에 훨씬 효율적으로 일할 수 있다.

관련 기술

2012년에 아마존은 키바라는 로봇 회사를 인수하여 공급망의 생산성을 향상하기 위해 크게 투자했다. 아마존은 키바라는 운송 로봇을 개발한 키바 시스템즈(Kiva Systems)를 인수하며 본격적으로 물류와 배송에 로봇을 적용하기 시작한 이후, 전 세계 분류 센터와 허브에서 12가지 이상의 다른 유형의 로봇 시스템을 개발해서 활용하고 있다. 아마존이 물류센터 운영비용의 20%를 절감할 수 있었던 배경에는 키바만 있던 것은 아니다. 키바와 함께 다음과 같은 다양한 로봇들이 활용되고 있다.

• 프로테우스(Proteus) : 완전 자율주행 로봇으로 아마존이 자체 개발한 고급 안전, 인식, 탐색 기술의 집약체다. 로봇과 사람의 작업 영역을 구분하지 않고, 사람과 한 공간에서 작업하면서도 안전하도록 개발한 카트 운반용 자율 로봇이다.
• 고카트(GoCart) : 아마존의 주문 처리 센터나 분류 센터에서는 고카트라고 불리는 제품 운반용 카트에 상품을 담아 이동한다. 사람이 운전하는 지게차를 통해 팔레트 위에 적재된 제품을 이동하는 것이 아니라, 바퀴가 달린 캐비닛 형태의 카트에 담은 후 프로테우스를 통해 필요한 곳으로 운반하는 것이다. 이러한 고카트와 프로테우스를 통한 작업장 자동화로 무거운 상품을 사람이 직접 옮기는 수고와 작업 시간을 단축했다.
• 카디날(Cardinal) : 고급 인공지능(AI)과 컴퓨터 비전을 결합한 로봇 시스템이다. 패키지 더미에서 상품을 선택하고, 들어 올리고, 라벨을 읽은 후, 이를 기반으로 고카트에 정확하게 패키지를 담아 발송 작업을 하는 데 활용할 예정이다. 컨베어 벨트를 통해 이동한 상품이 카디날 작업 공간에 도착하면, 포장에 붙은 라벨을 식별한 정보를 기반으로 로봇 팔이 고카트에 옮겨 담는다. 카디날은 배송 프로세스 초기 단계에서 패키지를 분류하기 때문에 처리 시간이 빨라진다. 또한 협소한 공간에서 크고 무거운 제품을 들어 올리는 작업을 처리하기 때문에, 직원 부상을 줄일 수 있다는 것이 아마존의 설명이다.
• 컨테이너식 스토리지 시스템(Containerized Storage System) : 작업장에서 고객의 주문을 처리하는 직원의 업무 효율과 안전을 고려해 개발 중인 자동화 기술이다. 직원이 필요한 상품을 찾아서 담을 때 손을 뻗거나 몸을 구부리거나 사다리에 올라가는 동작을 최대한 줄일 수 있도록, 필요한 제품이 있는 컨테이너를 효율적이고 편리하게 직원에게 맞는 위치로 전달하는 역할을 한다.
• ADI(Amazon Robotics Identification) : 직원들의 피드백을 컴퓨터 비전과 기계 학습 기반의 인공지능 스캔 기능을 결합해 구현한 기술이다. 현재 주문을 처리하는 과정에서 이루어지는 제품 정보에 대한 스캔 과정은 수동으로 처리를 하고 있다. 작업자가 작업대에 도착한 제품 패키지에서 바코드를 찾고 이를 핸드 스캐너로 스캔해야, 상품 정보와 배송 정보를 입력하고 확인할 수 있다. ADI는 이러한 과정을 자동으로 처리할 수 있도록 구현한 기술이다. 일초에 120 프레임으로 작동하는 카메라 시스템을 활용해, 제품 패키지에 부착된 라벨을 자동으로 스캔한다. 작업자가 제품 패키지를 들어 옮기면, 카메라가 자동으로 라벨 위치를 확인하고 필요한 정보를 판독한다. 일일이 제품 패키지를 돌려 가며 바코드를 찾고 핸드 스캐너로 스캔할 필요가 없어, 작업자의 부상 위험도 줄고 작업 속도도 높일 수 있다.

참고자료

• 이석원 기자, 〈아마존이 창고 로봇으로 얻은 것〉, 《전자신문》, 2014-12-03
• 정원영 기자, 〈아마존, 키바 로봇 도입으로 운영 비용 20% 절감 - 도이치 뱅크 분석 아시아 시장 진출 기대감 높아〉, 《로봇신문》, 2016-06-16
• 이트리즈, 〈아마존 키바의 성공 전략〉, 《이트리즈》, 2017-03-15
• IPA-해룡이, 〈물류의 자동화, 아마존의 키바〉, 《인천항만공사》, 2017-04-28
• 황정훈 전자부품연구원, 〈04 - 제조와 전문서비스의 경계를 허무는 물류로봇〉, 《기술과혁신》, 2018-06
• 지능로봇연구실 연구원, 〈제4차 산업혁명 시대의 물류/배송로봇의 동향 및 시사점〉, 《한국전자통신연구원》, 2019
• Plan B, 〈아마존물류창고 로봇, 키바 KIVA〉, 《티스토리》, 2019-07-03
• 〈힘든 일은 아마존 키바, 알리바바 샤오만뤼 등 로봇에게 맡기세요! 물류센터의 놀라운 진화〉, 《국토교통부》, 2022-01-07
• 한누리 기자, 〈(AI시대 빅웨이브) 아마존 창고에 나타난 ‘키바 로봇’...자동화 기술로 효율성 4배 높여〉, 《AI라이프경제》, 2022-04-28
• 김달훈 기자, 〈아마존, 물류 센터 로봇과 관련 기술 공개〉, 《씨아이오》, 2022-06-23

같이 보기

• 아마존
• 물류로봇
• 운반로봇
• 인공지능 로봇

이 키바 문서는 인공지능 로봇에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

인공지능 : 인공지능 서비스, 인공지능 로봇 □■⊕, 인공지능 기술, 인공지능 기업, 인공지능 인물 인공지능 로봇 HRP-5P • 네오 • 다르파 로봇 챌린지 • 드림워커 • 디지트 • 렉스 • 로봇개 • 로봇팔 • 마로솔 • 병렬로봇 • 비전60 • 빅독 • 산업로봇 • 샌드플리 • 생활로봇 • 서비스로봇 • 소프트뱅크 로보틱스 • 소피아 • 수레나IV • 스카라로봇 • 스턴트로닉스 로봇 • 스팟 • 아스나 • 아시모 • 아이보 • 아이언 에그 로봇 • 아쿠아노트 • 아틀라스 • 안내로봇 • 알로하 • 알파독 • 액트로이드 미나미 • 에리카 • 에버 • 옵티머스 • 와일드캣 • 위안정 A1 • 위안정 A2 • 유니메이션 • 유니메이트 • 유니트리 G1 • 유니트리 H1 • 전투로봇 • 제노봇 • 지아지아 • 직교좌표형 로봇 • 직렬로봇 • 치타 • 테슬라 옵티머스 • 페퍼 • 펫맨 • 피규어 01 • 피규어 02 • 협동로봇 • 휴머노이드 • 휴보 서빙로봇 LG 클로이 • 가우시움 • 다이너봇 T5 • 다이너봇 T6 • 딜리플레이트 • 럭키 • 럭키프로 • 리치테크로보틱스 • 마트레디 • 마트레디L • 마트레디X • 바오바오 • 버틀러봇 W3 • 베어로보틱스 • ㈜베어로보틱스코리아 • 벨라봇 • 브이디로봇 • 브이디컴퍼니㈜ • ㈜비로보틱스 • 서비 • 서비플러스 • 서빙고 • 서빙로봇 • 써봇 • 아담 • ㈜알지티 • 오리온스타 • 이리온 • 케티봇 • 코가로보틱스㈜ • 키논 • 퇴식로봇 • ㈜폴라리스쓰리디 • 푸닥터 • 푸두로보틱스 • 푸두봇 • 플래시봇 • 한국키논로보틱스㈜ • 현대 S1 • 현대 T5 • 현대 T6 • 현대 T8 • 현대 W3 • 홀라봇 주방로봇 다관절로봇 • 아스트리봇 S1 • 알파그릴 • ㈜에니아이 • 요리로봇 • 인디 • 주방로봇 • 쿡봇 배달로봇 개미 • 뉴비 • 뉴빌리티 • 로보티즈 • 메디봇 • 모비 • 모빈 • 물류로봇 • 수확로봇 • 운반로봇 • 자율주행로봇 • 키바 • 핸들 청소로봇 LDS센서 • LG 로봇청소기 • 로보락 로봇청소기 • 로봇청소기 • 방역로봇 • 삼성 로봇청소기 • 샤오미 로봇청소기 • 소매틱 • 소매틱 (기업) • 일렉트로룩스 • 청소로봇 • 클리버 • 트릴로바이트 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반