로봇이 공장과 그 밖의 세상을 개선하는 방식

로봇 기술과 이를 뒷받침하는 반도체의 발전은 인간의 삶을 더욱 효율적으로 만들어주고 있다. 공장 현장에서부터 사무실, 심지어 우리 집 안방에 이르는 다양한 영역에서 로봇 시스템은 생산성의 한계를 재정의 하고, 인간이 서로 소통하고 세상과 상호작용하는 방식을 재구성하고 있다.

“50여년 전 최초의 산업용 로봇이 도입된 이래로 우리는 먼 길을 걸어왔습니다.” TI의 마티아스 토마(Matthias Thoma)는 말했다. “로봇은 더욱 지능적이고 정밀한 방향으로 발전했고, 이를 통해 주변 환경에 더욱 민감하게 반응할 수 있게 되어 인간과의 더욱 긴밀한 협업이 가능하게 했다.”

마티아스와 두 명의 다른 로봇 공학 전문가: 가전, 빌딩 및 소매 자동화 시스템 총괄 매니저인 지오반니 캄파넬라 (Giovanni Campanella)와 Arm® Cortex®-R 마이크로컨트롤러 제품 라인 매니저인 마이크 피노비 (Mike Pienovi)는 최근 로봇 시스템의 빠른 혁신 속도에 대해 논의하는 라운드 테이블을 개최한 바 있다.

로봇 공학 트렌드에 대한 라운드 테이블에서 얻은 세 가지 시사점은 아래와 같다:

1. 현대 공장의 재구상을 돕는 모바일 로봇

현대 사회가 요구하는 사항들을 충족시키기 위해 공장은 더 높은 효율성, 연결성 및 작업자 안전성을 확보해야 한다. 그런 면에서 모바일 로봇공학의 발전은 기존 공장의 최적화와 동시에 미래 공장 재구상에 도움을 주고 있다.

“과거에 공장은 조립 라인을 따라 제품이 이동되는 대형 컨베이어 벨트를 중심으로 건축되었다.”고 마티아스는 말했다. “로봇 모바일 플랫폼은 공장 현장에서 제품 구성에 따라 각기 다른 스테이션에서 스테이션으로 이동을 가능하게 하기 때문에 공정의 병목 현상을 줄이고 유연성을 확보하는 데 도움을 준다.”

이러한 모바일 로봇들은 때때로 다른 로봇과 사람들 사이에서 자율적으로 임무를 탐색할 수 있는데, 분주한 공장 현장을 로봇들이 안전하게 탐색하기 위해서는 카메라, 레이더, 라이더 및 초음파 센서의 조합이 필요하다.

“눈을 가린 채로 낯선 공간으로 걸어 들어간다고 생각해 보라. 당연히 어딘가에 부딪힐 확률이 높다.”라고 지오반니가 말했다. “이것이 바로 로봇에게 센서가 없으면 벌어지는 일이다. 따라서 로봇은 높은 수준의 환경 인식 및 이중화 기능을 갖추어야 한다. 로봇이 전체적인 주변 환경을 파악하기 위해서는 센서 몇 개로는 충분하지 않으며, 다양한 감지 기술을 조합해야 할 필요가 있다.”

2. 사람과 로봇 간 긴밀한 협업을 위해 필수적인 기능 안전성

협동 로봇(코봇)은 신규 로봇 애플리케이션은 아니지만, 산업 현장(공장) 전반에서 인간과 더 긴밀한 관계를 맺으며 사용되고 있다. 코봇을 통해 반복적인 작업을 자동화할 경우 인간의 생산성을 높일 수 있지만, 이에 따른 신규 안전 및 보안 고려 사항을 도입해야 할 필요가 있다.

“안전성 측면에서 본다면 빠르게 변화하는 공장 환경 속에서 로봇이 상황 인식에 대한 ‘소유권’의 주체가 되어야 한다.”고 마이크는 말했다. “인간은 예측 불가능한 존재이기 때문에 그 대신 인간 주변에서 작동하는 기계를 인식하고 이에 대응해야 한다. 기능 안전성은 이러한 시스템을 구축할 경우 우선적으로 고려해야 하는 중요한 설계 사항이다.”

주변 환경을 안전하게 평가하고 대응할 수 있는 코봇 설계에는 다른 로봇 시스템과 마찬가지로 정확한 감지를 가능하게 하는 다중 모달리티용 센서, 안정적인 움직임을 통한 정밀한 모터 제어, 신호를 보다 빠르게 전송할 수 있는 실시간 통신과 같은 기본 기술이 수반된다.

3. 가정집 거실에서부터 지구 궤도에 이르기까지, 인간 삶의 향상에 기여하는 로봇

“멀지 않은 미래에 호텔에서 체크인을 할 때, 레스토랑에서 주문을 할 때와 같은 상황에 로봇과 상호작용하는 일이 드물지 않게 발생할 것이다.”라고 지오반니는 언급했다. “우리는 이미 공장 밖의 일상에서 로봇의 성장을 목격하고 있으며, 청소형 로봇과 키오스크를 가장 일반적인 예시로 들 수 있다. 로봇은 인간 삶의 거의 모든 영역을 더욱 발전시킬 수 있는 무궁무진한 잠재력을 지니고 있다.”

가정집과 레스토랑을 뛰어넘어, 활화산이나 우주와 같이 인간이 안전하게 접근하기 어려운 열악한 환경에서도 로봇은 활발하게 사용되고 있다.

또한, 더 많은 의료 환경에서 로봇이 도입되고 있다. “로봇은 점점 더 정확한 움직임을 요하는 영역의 업무를 수행하고 있다.”고 마티아스는 말했다. “수술 로봇의 예를 들자면, 이와 같은 로봇들은 이미 수 밀리미터 이내의 극도로 미세한 움직임이 필요한 최소 침습 수술 영역에 사용되고 있다.”

혁신 반도체는 각각의 신규 로봇 애플리케이션의 핵심이 되는 존재로, 정밀하고 전력 효율적인 모터 제어, 정확한 감지 및 안정적인 유·무선 연결을 실현시킨다.

로봇 공학의 미래

로봇 공학의 발전은 인류에게 SF소설에서나 가능하다고 여겨졌던 미래를 앞당겨 주었다. 로봇의 반응성, 지능이 더욱 향상되는 동시에 가격적인 부담이 경감되면서 로봇이 인간 삶에 적용될 수 있는 잠재력과 더 안전하고 생산적인 안간 삶의 기회가 더욱 증대될 것이며, 이러한 여정은 이제 막 시작된 참이다.