⑦센서 기술의 혁신과 SW 기술의 융합

지난달말 중국 전자상거래 업계 공룡인 알리바바가 자율주행 배송 로봇인 ‘G 플러스’를 발표했다. 이 로봇은 고객들이 온라인으로 주문한 상품이나 음식을 고객에게 자율 배송해준다. 이 로봇은 라이더에 기반한 내비게이션 시스템을 내장하고 있어 실시간으로 3D맵을 생성할 수 있으며 근처에 사람이나 차량이 있으면 속도를 늦춘다.

이 로봇에 채택된 라이더는 중국 ‘로보센스(Robosense)’ 제품이다. 이 로봇은 기존의 자율주행 배송 로봇과 달리 '고체형(solid state type)' 라이더를 채택하고 있다. 기존의 360도 회전이 가능한 돔(dome)형 라이더와는 형태가 다르다. 돔형 라이더는 그동안 자율주행자동차의 지붕위에 설치돼 주변 환경을 3D 이미지로 인식하는데 활용됐다. 벨로다인(Velodyne)의 라이더가 대표적인 제품이다. 하지만 가격이 7만 5천달러를 상회하는 등 워낙 고가여서 많은 수량을 구입해 설치하기는 힘들다.

이에 비해 고체형 라이더는 크기가 작고 가격이 저렴해 자율주행 자동차나 로봇에 여러대 설치하는 것도 가능하다. 크기가 작기때문에 미관을 해칠 우려도 적다. 이미 BMW는 2021년 런칭할 자율주행 자동차에 고체형 라이더를 탑재하겠다고 밝혔다.

▲ 이노비즈 테크놀로지스의 고체형 라이더

최근 몇 년새 스타트업들을 중심으로 고체형 라이더 개발 경쟁이 뜨겁다. 100달러 미만으로 라이더를 공급하겠다고 호언하는 업체들이 나오고 있다. 지난 2016년 미국 캘리포니아주에 위치한 쿼너지(Quanergy)는 고체 타입 소형 라이더인 S3를 개발해 CES에 선보였다. 이스라엘 스타트업인 ‘이노비즈 테크놀로지스(Innoviz Technologies)’도 고해상도 고체형 라이더를 개발, 올해중에 100달러선에 내놓겠다고 발표 한 바 있다. 이노비즈 테크놀로지스는 BMW에 라이더를 공급하기로 했다. 레다테크(Leddar Tech) 역시 고체형 라이더를 개발해 올해초 CES 2018에 선보인 바 있다. 벨로다인도 작년말 고체형 라이더 개발 소식을 전했다. 현재 개발된 대부분의 고체형 라이더 해상도가 떨어지기는 하지만 기술적인 진전이 이뤄질 것으로 예상되고 있다.

시장 조사업체 ABI는 이노비즈 테크놀로지, 레다테크 등이 개발한 고체형 라이더가 앞으로 일관된 라이더 센싱 능력을 제공하는 라이다 폼팩터로 부상할 것이라며 특히 라이더 가격의 하락을 주도할 것이라고 예측했다. ABI는 오는 2020년이면 고체형 라이더 공급 가격이 200~750달러선에서 형성될 것으로 예측했다. 이처럼 라이더 가격이 떨어지면 자율주행 이동 로봇 또는 자율주행 자동차에 저가의 라이더 채택이 활발해질 것으로 보인다.

흔히 자율주행자동차나 자율주행 이동 로봇들은 내비게이션을 위해 라이더, 레이더, 카메라, GPS 장비 등을 탑재한다. 미국 캘리포니아 스타트업인 ‘오토 X(Auto X)’는 다른 센서 없이 오직 시중에서 구입한 50달러짜리 저가 카메라를 자동차에 탑재해 자율주행 테스트를 성공적으로 마쳤다. 이 회사의 핵심 경쟁력은 인공지능 기반 컴퓨터 비전기술에 있었다. 날씨가 흐리거나 시야가 나쁜 야간에도 무리없이 주행하는 게 가능하다고 회사 측은 밝혔다. 오토X는 카메라, 라이더, 초음속 센서 등을 추가해 자율주행 자동차의 안전성을 담보하겠다는 계획이다.

특정 센서에 대한 과도한 의존은 자칫 로봇의 오작동을 유도할 수 있다. 각 센서마다 장단점이 다르기 때문이다. 이런 이유로 로봇 기술에는 GPS, 열화상 카메라, 소나, 레이더, 관성 측정장치(IMU), 라이더 등이 혼용된다. 여러 센서를 같이 활용하거나 센서 융합 기술을 활용하면 특정 센서에 대한 과도한 의존으로 빚어지는 오류를 줄일수 있기 때문이다.여기에 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping), 인공지능 컴퓨터 비전시스템 등 알고리즘이 동원된다.

▲ 퍼셉틴의 카메라 비주얼 컴퓨팅 모듈

작년 12월 시각 지능 분야 전문 스타트업인 ‘퍼셉틴(PercepIn)’은 자율주행 시스템에 적용할 수 있는 로봇 비전시스템을 발표했다. 실시간 SLAM 알고리즘을 제공할 수 있는 임베디드 플랫폼이다.

이 시스템은 실시간 트래킹, 매핑, 경로 계획 등을 지원하는 제품으로 하드웨어와 소프트웨어를 결합해 자율주행로봇 시스템 개발에 들어가는 개발 비용과 시간을 줄여준다. 회사 측은 가정용 로봇 청소기, 공장 또는 시내 주행용 자율주행 플랫폼 등에 폭넓게 활용할 수 있다고 밝혔다. 이 회사는 작년말 삼성 벤처스 등으로부터 1100만 달러의 투자를 받았다.

일본 프린팅 및 산업용 로봇업체인 엡손은 물체 인지 기능인 ‘비전시스템’과 로봇 스스로 힘을 조절하는 ‘포스센서’를 융합한 기술을 선보여 고객들에게 효과적인 솔루션을 제공하겠다는 방침이다.

▲ 젯슨 황 엔비디아 회장이 아이작 로봇 플랫폼을 발표하고 있다.

최근 로봇 업체들을 위한 개발 플랫폼이나 인공지능 전문 칩들도 속속 등장하고 있어 로봇 개발자들의 시간과 비용 절감에 기여할 전망이다. 엔비디아가 내놓은 아이작(Issac) 개발 키트는 라이브러리, 드라이버, API 및 기타 다양한 도구들을 하나로 묶어 놓은 제품이다. 로봇 제조업체들과 스타트업들은 감지, 탐색 및 조종을 위한 차세대 로봇에 AI를 적용하는 작업을 편리하게 진행할 수 있다. 아이작 SDK는 로봇 아키텍처 내부에서 통신을 관리하고 데이터를 전달하는 프레임워크를 제공한다. 이를 통해 센서를 쉽게 추가하고, 센서 데이터를 관리하며 작동 장치를 제어하는 작업도 실시간으로 편리하게 진행할 수 있다.

▲ 구글 인공지능 전문 칩 'TPU'

구글, 알리바바 등 글로벌 대기업들이 인공지능 전문 칩을 개발하면서 로봇 업체들은 보다 용이하게 로봇에 인공지능 기술을 구현할수 있게 됐다.