자율주행로봇

자율주행로봇은 스스로 주변을 살피고 장애물을 감지하면서 바퀴나 다리를 이용하여 최적 경로를 선택하여 목적지까지 찾아가는 로봇이다.

상세

자율주행로봇은 외부환경을 인식하고 상황을 판단하여 자율적으로 이동하거나 또는 원격제어를 통한 반자율 방식으로 이동하여 특정 환경에서 사람이 하기 힘든 일이나 단순작업을 요하는 일을 처리할 수 있는 능력을 가진 로봇이다. 이동 메커니즘은 바퀴, 캐터필러 등을 채택하여 굴러다니거나 동물이나 사람을 모방하여 4족 또는 2족 보행을 하거나 드론과 같이 비행하는 형태 등 다양하다. 기능면에서는 청소나 창고관리 같은 단순 기능형에서부터 외형이나 기능면에서 인간에 가까운 로봇, 인간과 함께 작업하거나 또는 인간의 노동력을 완전히 대체할 수 있는 형태, 해저탐사 등 극한 작업용, 군사용 등 다양한 기능을 가질 수 있다. 자율주행로봇은 객체 인식 감지 기술, 인공지능, 동작기술, 사물인터넷, 클라우드 등 요소 기술의 발전에 따라 상용화가 가속화되고 있는 산업 분야다. 일부 자율주행로봇은 가정, 재난현장 등에 활용되며 이미 일상생활에 공존하고 있다. 군사, 장난감 및 취미 등의 전통적인 틈새시장에서 벗어나 가사지원, 교육, 의료 및 재활, 물류, 국방 및 재난, 해양 및 환경 등 다양한 분야에서 시장에 실질적인 가치를 제공하기 시작하는 단계로 나아가기 시작했다. 자율주행로봇은 가정 지원 분야, 교육·의료·업무 지원 분야, 물류 지원 분야, 국방·재난 대응 분야, 해양·환경 분야 등 다양한 산업분야에서 인간의 노동력을 대체하여 부가가치를 창출할 수 있다.

특징

로봇은 정해진 환경에서 마그네틱 라인 등의 미리 지정된 표식을 따라 이동하는 형태에서 점차 다양한 작업 수행이 가능한 자율주행 기능을 포함하고 활용하는 방향으로 기술 발전이 진행하고 있다. 자율주행은 플랫폼과 센서(카메라, 라이더, 초음파, 적외선, 범퍼 등)를 포함한 하드웨어 자체, 센싱된 데이터를 융합 및 처리하는 정보처리와 환경인지 그리고 주어진 목표를 달성하기 위해 필요한 로봇제어 등 다양한 기능을 조화시키도록 발전하고 있다. 인공지능과 머신러닝 등을 통해 주변 환경을 스스로 감지하고 반응하면서 주행할 수 있는 기술들이 자율주행 기술에 접목되고 있다. 오픈소스로 쉽게 취득 가능한 수치지도를 이용하여 로봇 자율주행 시 동적으로 위치를 인식할 수 있는 기술을 이용하여 처음 가는 지역에서도 자율주행이 가능하도록 하는 기술이 개발되고 있다. 복잡한 실내 환경으로 인해 GPS를 활용하기 어려운 실내 자율주행의 문제를 해결하기 위하여 센서 기반의 자기 위치 추정 방법을 통해 복잡한 실내 환경에서도 자기 위치 추정과 지도 생성을 가능하게 하는 기술이 개발되고 있다. 기존의 자율주행 기술에 포함되는 세부 핵심 기술을 3차원 공간으로 확장하고 적용에 필요한 부분을 추가하면서 보다 우수한 물류 서비스를 제공할 수 있도록 발전하고 있다.

활용

항공우주/군사용

UGV

UGV는 무인지상차량(unmanned ground vehicle)의 줄임말로, 스스로 움직여 할당된 임무를 수행하는 로봇을 뜻한다. 그래서 육상드론이라고도 불린다. 자율주행이 가능한 배송로봇, 수확로봇 등이 모두 UGV에 속한다. 원격 및 자율 제어에 의해 업무를 처리하는 UGV는 4차산업 시대를 이끌어 나가는 주요 기술 중 하나로 평가받는다. 무인지상차량은 원격 운용이나 자율 제어에 의하여 사람이 탑승하지 않고 임무를 수행할 수 있다. 1990년대 미 육군에서 지뢰 제거를 목적으로 처음 개발하여 지뢰 제거와 정찰 및 감시, 표적 획득 등 특수한 임무와 도시 지역의 작전 임무를 수행할 무인 체계의 일환으로 전술 무인지상차량인 글래디에이터(Gladiator)를 개발한 것이 시초이다.

UAV

UAV는 무인항공기(unmanned aerial vehicle)의 줄임말로, 통칭 드론(drone)이라고 불린다. 지상에 있는 파일럿(drone pilot)이 직접 탑승하지 않은 채 무선으로 조종해 사전 프로그램된 경로에 따라 자동 또는 반자동으로 날아가는 항공기다. UAV 본체, 탑재임무장비, 지상통제장비(GCS), 통신장비(데이터 링크), 지원장비 및 운용인력의 전체 시스템을 통칭하는 UAS(unmanned aircraft system)의 구성요소 중 하나다. 무인항공기와 모형항공기는 자동비행장치가 비행체에 탑재되어 있는가 여부로 구분된다. 즉, 오토파일럿 시스템이 포함되면 크기가 작더라도 무인항공기이고, 포함되어 있지 않다면 아무리 큰 비행체라도 모형항공기라고 한다. UAV는 독립된 체계 또는 우주/지상체계들과 연동시켜 운용한다. 활용 분야에 따라 다양한 장비를 탑재하여 임무를 수행하며, 폭약을 장전시켜 정밀무기 자체로도 개발되어 실용화되고 있어, 향후 미래의 주요 군사력 수단으로 주목을 받고 있다.

물류/창고 산업용

자율주행로봇은 센서들을 통해 주변 환경을 감지하고 스스로 목적을 달성하는 로봇으로 인력과의 안전한 협업이 가능하다. 따라서 과거의 로봇은 위험한 작업을 대체하는데 그쳤다면 현재의 로봇은 노동자를 대신할 뿐만 아니라 필수 인력들과 안전한 협업을 기대할 수 있다. 자율주행로봇은은 자율주행이 가능한 로봇으로 이동간의 사람이나 장애물을 인식하고 스스로 길을 탐색하여 목적지까지 도달하는 로봇이다. 카메라 및 라이다 등의 센서를 통해 사물을 인식하여 공정 내에서 발생하는 변수에 대처하는 능력이 뛰어나다. 자율주행로봇은 기존 물류 산업뿐만 아니라 적용되고 있는 산업이 확대되고 있다는 점을 주목해야 한다. 먼저 자동차 산업이다. 해외 사례를 살펴보면, 1) 미국의 자동차 회사인 포드(Ford)는 발렌시아가에 위치한 자동차 공장 내부에 자율주행로봇을 도입해 생산 효율성을 높이고 있으며, 2) 독일의 자동차 회사인 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)는 팩토리 56에 조립 동선 최적화를 위해 자율주행로봇을 적극 도입하고 있다. 영국 전기차 기업인 어라이벌(Arrival)은 자율주행 기반 생산 공장인 마이크로팩토리를 개발 중이다. 한국에서도 이와 같은 변화를 선도적으로 도입하고 있는 기업은 현대자동차그룹이다. 현대차는 그동안 무거운 엔진을 사람이 컨베이어 벨트를 통해 옮겼다면, 2021년부터 이를 자율주행로봇이 대체해 공정 효율성을 높이고 산업재해를 줄이고 있다. 이와 같은 방식은 현대차 국내 생산 공정뿐만 아니라 해외 생산 거점에도 적용될 예정으로 현대위아에서 2024년부터 미국 전기차 전용 공장 및 현대모비스 미국 공장 라인에 자율주행 물류로봇을 공급한다고 발표한 것이 이에 대한 예시이다. 자율주행로봇 자동차 산업은 물론, 이차전지 공정으로도 적용 및 테스트가 진행되고 있다. 이차전지 관련 주요 기업들은 북미와 유럽 향으로 신규 공장 건설을 진행 및 계획하고 있는데 1) 선진국의 높은 산업안전보건법과 2) 부족한 노동력을 대체할 생산 자동화, 3) 효율성을 높이기 위한 스마트팩토리 구축 등의 이유로 자율주행로봇 도입을 적극 검토 중인 것으로 파악된다. 다만, 현재 기술력은 AGV 로봇 대비 정밀도가 다소 떨어지기 때문에 원자재 이송, 동선 최적화, 공정간 병목 현상 완화 등에 선제적으로 활용되고 있지만이후 점진적으로 활용처가 넓어질 것으로 예상된다.

특히 센서 가격의 하락과 알고리즘의 발전으로 자율주행로봇이 운반 업무를 수행하며 수집 및 활용할 수 있는 데이터가 많아졌다. 질 좋은 데이터를 통한 기계학습으로 자율주행로봇의 인식·회피 기능의 진화가 이루어졌으며 넓고 복잡한 환경의 변화를 극복할 수 있게 되었다. 로봇 기업들은 자율주행로봇을 활용할 새로운 시장을 모색하고 있다. 대표적인 예로 식당 내 서빙과 호텔에서 룸서비스를 하는 실내 서빙로봇, 그리고 라스트 마일 배송을 담당하는 실외 운반로봇이 존재한다. 로봇시스템 설치 시 발생하는 대량의 CAPEX는 로봇 사용을 저하하는 가장 대표적인 요인이다. 대규모 설치 비용 발생으로 로봇 도입을 망설이는 기업들을 위해 로봇 제조 기업과 로봇 시스템 통합 업체(SI)는 월 구독 서비스(RaaS)를 제공하며 운영비용(OpEx)으로 전가되는 로봇 솔루션 판매 전략을 세우고 있다.

참고자료

• 코센, 〈모바일(이동형) 로봇 최근 근황〉, 《네이버 블로그》, 2014-09-26
• 〈자율주행 로봇 시장 - 연구개발특구기술 글로벌 시장동향 보고서〉, 《연구개발특구진흥재단》, 2017-09
• 이상오 기자, 〈로봇, '실내 자율주행'으로 물류 혁신 일으킨다〉, 《공학저널》, 2019-08-09
• 융복합기술심사국 지능형로봇심사과, 〈RobotIP - 물류로봇 특집편〉, 《특허청》, 2022-03
• 최종윤 기자, 〈(2021 스마트팩토리 시장전망) 산업용 로봇 시장, 2021년은 ‘AMR‧AGV’ 주목〉, 《인더스트리뉴스》, 2020-12-01
• 우재혁, 〈글로벌 로보틱스 (비중확대/Initiate) - ‘현실’의 로봇에 투자하라!〉, 《미래에셋증권》, 2022-11-08
• 김경아 기자, 〈하나증권 "물류로봇 산업 저평가 국면...브이원텍·티로보틱스 주목"〉, 《파이낸셜뉴스》, 2023-05-15
• 김두현, 최재호, 이승태, 박희철, 〈물류로봇(AMR) Overweight - 왜 지금 물류 로봇에 투자해야 하는가?〉, 《하나증권》, 2023-05-15

같이 보기

• 물류로봇
• 운반로봇
• 서빙로봇

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