AI 기반 자율 이동 로봇, 제조 효율성 혁신

인공지능(AI) 사용이 계속 급증하지만, 그 정의와 적용 방식은 응용 분야와 산업 부문에 따라 다릅니다. 예를 들어 자율 이동 로봇(AMR) 세계에서 AI는 데이터를 수집하고, 데이터 변화에 따라 학습하고 조정하는 시스템 형태를 취합니다. 본질적으로 이 기본 형태의 AI 적용은 데이터 최적화이며, 보통 대규모 창고 운영보다는 제조/생산 환경에서 발견됩니다.

AMR에서 AI는 수집된 데이터를 활용해 시설 내 자재 흐름을 최적화하며, 이 데이터는 AMR 플릿 관리 소프트웨어에 통합됩니다. AI 탑재 AMR 플릿으로 시설은 크고 부피 큰 수동 지게차를 민첩하고 효율적인 AMR로 대체할 수 있습니다. AI는 또한 옥외, 농업 환경, 냉동 환경 등 더 까다로운 응용 분야에서 AMR 사용 길을 열 것입니다.

AI 플릿 관리 소프트웨어로 사전 구성 경로 최적화

AI 활용 플릿 관리 소프트웨어는 AMR이 따르는 사전 구성된 경로를 따라 경로를 최적화합니다. 이 경로들은 시설이 AMR이 따르길 원하는 구조화된 경로입니다. 경로들은 충전, 적재, 하역 및 기타 작업을 위한 다양한 노드로 임베디드됩니다.

수백 대 로봇 플릿의 복잡한 트래픽 관리

AMR 플릿의 사전 구성된 경로 따라 이동 최적화는 시설이 물류를 조정하거나 플릿을 관리하는 방식입니다. AI 기반 플릿 관리 소프트웨어는 시설 전체 AMR 트래픽을 지휘해 효율적 흐름 보장과 충돌 회피를 합니다. 2-3대 AMR로는 비교적 간단하지만, 플릿 내 AMR 수가 증가하면 꽤 복잡해집니다.

200대 이상 로봇 플릿이 있는 시설을 고려해보세요. 가장 최적화된 사용 방법은 무엇일까요? 어느 로봇이 어디로 가서 무슨 작업을 할까요? 설정된 경로상 어느 지점에서든 수집된 데이터를 기반으로 결정(우회전, 좌회전, 후진, 전진)을 내릴 수 있으므로, AI는 로봇이 A지점에서 B지점으로 가는 방식뿐만 아니라 A와 B지점에서 일어나는 프로세스도 최적화하는 역할을 합니다.

AI 기반 소프트웨어: KUKA KMReS

AI 기능이 있는 AMR 플릿 관리 소프트웨어 예로 KUKA의 모바일 로봇 전문가 시스템(KMReS)이 있습니다. 이 소프트웨어는 전체 AMR 시스템의 포괄적 플릿 관리뿐만 아니라 모든 플릿 트래픽을 조절하고 장애물 발생 시 자동 재스케줄링과 리다이렉팅이 가능합니다.

AMR 통합 지원 측면에서 쉽고 직관적인 시스템은 프로그래밍 대신 커서로 설정을 구성하는 노코드 플랫폼입니다. 플로차트를 통해 수행되며, 사용자가 로봇 액션 노드를 만들어 플로차트로 연결하면 소프트웨어가 실행합니다. 소프트웨어로 사용자는 워크플로 생성, 관리, 편집과 로봇이 다루는 컨테이너 모니터링 및 관리가 가능합니다. 이 모든 것으로 새롭거나 수정된 경로를 빠르고 효율적으로 계획할 수 있습니다. 전문가를 위해 더 고급 프로그래밍 옵션도 여전히 제공돼 드문 응용 분야에서도 사용 가능합니다.

KMP 1500P 카메라 시스템으로 공장과 물류 센터에서 중량물 안전 자율 이송 가능. (이미지: KUKA)

예상치 못한 장애물 회피 및 객체 식별

사전 구성된 경로를 따라 여러 AMR 관리 외에, 오늘날 플릿 관리 소프트웨어는 AMR이 경로상 예상치 못한 장애물도 회피해 탐색할 수 있게 합니다. 마찬가지로 모바일 로보틱스에서 AI 사용이 증가함에 따라 플랫폼은 첨단 센서 기술을 사용해 경로상 객체를 감지할 뿐만 아니라 식별합니다.

본질적으로 AMR은 3D 비전 시스템과 카메라를 포함한 수많은 센서에 의존하는 하드웨어입니다. 일반 내비게이션 외에도 이 센서 어레이와 AI를 사용해 장애물이 사람인지 팔레트 같은 무생물인지 감지할 수 있습니다. 이는 3D 비전 시스템과 카메라 기술이 좋아질수록 객체 식별과 그에 따른 내비게이션 능력이 더 효과적이 된다는 의미입니다.

로봇 비전 시스템: 3D 스테레오 카메라로 부품 위치·방향 인식

AI 기반 소프트웨어 외에도 3D 스테레오 카메라는 로봇 비전 시스템 기술 발전에 큰 영향을 미쳤습니다. 로봇이 부품을 인식할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 위치뿐만 아니라 방향도 알 수 있게 합니다. 3D 스테레오 카메라/비전 시스템이 부품 이미지를 캡처해 소프트웨어로 전송하면, 소프트웨어가 이미지를 사용해 로봇이 집을 수 있는 실행 가능한 부품을 나타내는 데이터를 추출합니다. 이미지에서 소프트웨어는 최적 픽 위치에 있거나 상대적으로 가까운 부품을 평가해 로봇에 결정을 보냅니다.

KMP 1500P 카메라는 QR 코드도 읽을 수 있습니다. 이는 로봇이 자재를 픽업하거나 내려놓는 인계 지점에서 종종 필요한 +/- 5mm 위치 정확도 같은 더 높은 정밀도 달성에 사용될 수 있습니다. QR 코드 내비게이션에서 SLAM(동시 위치 추정 및 매핑) 맵이 소프트웨어에서 경로 설정 참조로 사용되고, QR 코드가 시설 바닥에 배치돼 내비게이션에 사용됩니다. 왜 QR 코드를 사용하나요?

시설 일부 구간 환경이 빈번히 변하는 플랜트를 고려해보세요. SLAM 내비게이션 작동을 위해 물리적 특징을 추가하는 대신 그런 시설들은 QR 코드로 이 영역에서 로봇을 내비게이션할 수 있습니다.

KMP 1500P 카메라 시스템으로 공장과 물류 센터에서 중량물 안전 자율 이송 가능. 민첩한 구동 시스템으로 KMP 1500P는 복잡하고 동적 환경 탐색, 변화하는 요구사항 적응, 자재 흐름 최적화가 가능합니다. 이는 운영 민첩성과 다재다능함을 제공해 궁극적으로 기업이 진화하는 시장 수요에 빠르게 대응하고 더 높은 생산성 달성을 돕습니다.

첨단 휠 및 구동 기술

AMR 유연성과 기동성은 첨단 휠 및 구동 기술 등장 없이는 불가능했을 것입니다. 두 가지 발전으로는 KUKA의 전방향 플랫폼 휠과 디프드라이브(diffDrive) 차동 구동 기술이 있습니다. KMP 1500P AMR에 탑재된 디프드라이브는 서로 반대쪽에 중앙 배치된 두 구동 휠과 네 모서리의 캐스터형 휠 4개를 사용합니다. 이 시스템으로 AMR이 한 지점에서 회전하고 선회할 수 있습니다.

전방향 구동 기술은 메카넘 휠 기반으로 플랫폼 방향 변경 없이 어떤 방향으로든 이동 가능한 완전한 360도 이동 자유도를 제공합니다. 전동 모터 구동이며 일반적으로 두 림과 45도 각도로 장착된 9개 프리러닝 롤러로 구성돼 독립적으로 움직입니다. 이로써 자동화 플랫폼이 전진/측진뿐만 아니라 대각선 이동 등 평면상 어떤 움직임도 조향 없이 가능합니다.

차동 구동 시스템이 AMR/플랫폼 회전으로 이동 방향을 바꾸는 반면, 전방향 구동 시스템은 플랫폼 방향 변경 없이 어떤 방향으로든 이동 가능합니다.

소프트웨어는 전체 AMR 시스템 포괄적 플릿 관리뿐만 아니라 모든 플릿 트래픽 조절, 장애물 발생 시 자동 재스케줄링 및 리다이렉팅 가능. (이미지: KUKA)

로봇 측에서도 추가 소프트웨어가 작동합니다. 차량 자체 내비게이션과 플릿 관리 소프트웨어 통신에 필요한 운영체제, 안전 및 기본 주행 제어 소프트웨어가 있습니다. 로봇 비전 시스템은 카메라 이미지를 처리해 시각 정보 기반으로 로봇 동작을 지시하는 이 소프트웨어와 연동해 작동합니다.

첨단 비전 시스템이 AMR에 '시각'을 부여한다면, AI는 객체 식별과 공장 바닥 내비게이션 최적화를 가능하게 합니다. 수집된 데이터와 AI로 현재 AMR 플릿 관리 소프트웨어가 시설 내 자재 흐름을 더 효과적으로 제어합니다. 이런 능력은 전통적 자재 취급(지게차)에 대한 실행 가능한 대안을 제공하며, AMR을 더 까다로운 다양한 응용 분야에 적용할 문을 엽니다.

이 기사는 데니즈 스트래포드(Denise Strafford), KUKA 로보틱스(KUKA Robotics) 첨단 로봇 응용 지역 책임자(스터링, MI) 작성. 자세한 정보는 여기 방문.