▲프로젝터 2개를 탑재한 최신 라이다. (사진=도시바)

일본 도시바가 자사 라이다에 사용되는 레이저 프로젝터를 지난해 6월 출시한 기존 버전의 4분의 1 크기로 줄이는 데 성공했다고 더로봇리포트가 24일(현지시각) 보도했다.

이 라이다는 새로운 2개의 프로젝터를 사용해 부피를 손바닥에 들어갈 수 있는 수준인 206cm³에 불과하게 만들었다. 1200×84화소의 이미지 해상도로 측정 범위를 300m까지 확장시켰다.

이 장치는 프로젝터를 유연하게 조합함으로써 다양한 장거리 및 광각 검출용으로 설정할 수 있도록 설계됐다.

라이다는 도시바의 중점 응용 분야인 자율 주행 및 인프라 모니터링 분야에서 앞서 나갈 것이다. 이 기기는 또한 로봇공학, 무인기, 소형 보안장치 등 다른 기기 분야와의 파트너십을 모색할 수 있는 길을 열었다.

도시바는 자율 주행과 인프라 복원력을 높이기 위해 라이다 연구를 시작했다. 탐지 거리를 확장하는 것 외에도 더 넓은 시야각과 더 향상된 해상도를 갖는 더 작은 라이다를 만들려고 시도했다. 그러나 라이다의 탐지 거리를 늘리고 크기를 줄이는 문제는 오랫동안 눈에 안전한 레이저 요구사항과 배치돼 온 어려운 문제였다.

새로운 라이다 개발 책임자인 사이 아키히데 도시바 기업연구개발센터 선임 과학자는 “1개의 프로젝터에서 나오는 레이저의 범위를 넓히려면 강도를 높여야 한다. 만약 그렇게 한다면, 작은 부분에 초점을 맞추면서 동시에 시력을 손상시킬 만큼 강한 빔을 피하기 위해 방출 폭도 늘려야 한다”고 말했다. 그는 “문제는, 방출 범위를 확대하려면 더 큰 프로젝터가 필요하다는 것이었다”라고 설명했다.

▲도시바가 공개한 자사의 최신 라이다 제작 과정. (사진=도시바)

이에 대해 도시바가 찾아낸 해결책은 레이저빔 광원으로 여러 개의 소형 프로젝터를 사용할 수 있는 라이다였다. 이들은 모두 같은 방향으로 안전한 빔을 방출하기 때문에 유효 범위를 늘려주었다. 이같은 접근 방식은 라이다의 전체 크기도 줄여주었다.

새로운 라이다를 실현하는 기술적 진전은 프로젝터 유닛의 부피를 71cm³로 축소하는 것에서 출발했다. 이의 실현은 모터 제어 기판을 이전 시제품 크기보다 60%나 줄인 혁신적 회로 설계와 부품 및 렌즈의 위치를 재배치한 3D 부품 장착 노하우를 활용하면서 가능해졌다.

개발팀은 또 여러 프로젝터에 있는 다각형 거울과 회전 속도, 회전 각도를 위한 3중 제어 루프에 대응하기 위해 도시바의 독자 모터 제어 기술을 활용했다. 이것은 고해상도 동기화는 물론 거울의 편차 각도도 0.02도 이하에 불과하도록 보장했다.

현장 테스트에서 도시바는 새로운 프로젝터 두 개를 장착한 라이다 탐지 범위가 이전 시제품의 1.5배인 300m임을 확인했다. 매우 밝은 햇빛 조건(10만 룩스)에서도 2개의 프로젝터를 사용한 라이다는 이전 제품보다 훨씬 더 세밀한 스캔 이미지를 보여주었다.

▲다른 프로젝터의 결합은 이 라이다를 다양한 용도로 사용할 수 있게 해 준다. (사진=도시바)

여러 개의 프로젝터를 조합함으로써 얻어지는 유연성과 방출 레이저의 미세조절 제어능력은 이 라이다를 장거리 및 광각 스캔용으로 커스터마이징 할 수 있을 정도로 유연하게 만들어 주었다.

이 라이다의 사용은 광각 시야와 장거리 경로 모니터링을 결합해야 하는 창고용 자동 유도 차량(AGV)과 같은 영역으로까지 확대될 것이다.

사이와 그의 동료들은 현재의 성과를 바탕으로 미래를 만들어가고 있다. 사이는 “우리는 라이다의 탐지거리와 해상도를 높이고 이를 더욱 더 작게 만드는 고체 라이다를 포함하는 첨단 라이다 기술을 향한 연구 작업을 계속할 것이다. 2023 회계연도에는 자율 주행 및 인프라 모니터링을 위한 라이다 상용화를 목표로 하고 있으며 로봇, 드론, 보안 기기 등 새로운 적용분야를 발굴할 수 있기를 기대한다”고 말했다.