모바일 로봇 위치인식 기술
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- Indoor GPS기술 및 나인티 iGS -
㈜나인티시스템 이상근 상무
1. 모바일 로봇의 위치인식기술에 대해
모바일 로봇의 위치인식기술은 사용자의 요구하는 기대수준이 높아짐에 따라 로봇의 지능도가 높아지게 되면 반드시 필요한 기술이라고 볼 수 있다. 예를 들어, 가정의 청소용 로봇이나 교육용 로봇, 엔터테인먼트 로봇 그리고 가사보조용 로봇 등의 수요가 늘어나게 되면 이런 모바일 로봇의 실내주행이 안전하고 원활해야만 사용자가 로봇에서 원하는 충분한 기능을 얻을 수 있게 되기 때문이다.
현재는 이러한 수요가 창출되어 있지 않지만 로봇의 신규 응용수요가 늘어남에 따라 향후 로봇시장은 상당한 속도로 성장해 갈 것으로 예상되며 당사에서도 이를 준비하기 위해 모바일 로봇의 위치인식기술 개발에 전력하고 있다.
2. 위치인식기술에 대한 개발 동향
현재 전세계적으로 모바일 로봇의 위치인식기술에 대한 개발은 다양한 방법으로 진행되고 있는데 그 중 대표적인 방법은 크게 아래와 같다.
- 위치측정 방법
·Absolute Measurement ·Relative Measurement
이중에서 절대적 측정방법이 향후의 위치인식기술 개발에 대한 흐름이 될 것으로 보며 절대적 측정방법에는 다음과 같은 다양한 방법이 있으며 당사에서는 Active beacon system을 이용한 위치인식기술을 개발하고 있다.
다음에는 당사의 위치인식기술인 Indoor GPS 기술인 나인티 iGS에 대해 알아 보기로 한다.
3. 『나인티 iGS』란 무엇인가?
나인티iGS는 실내 혹은 3차원 공간상에서 모바일 로봇과 같은 이동체의 위치 및 방위각을 인식하고 이를 제어하는 시스템이다. 이를 통해 모바일 로봇의 작업을 위한 경로제어와 회전 등의 모션제어를 할 수 있게 지원한다.
예를 들면, 현재의 청소용 로봇에 이 기능을 탑재하여 원하는 위치로 이동하며 청소작업을 할 수 있도록 제어할 수도 있고 청소작업 중 배터리의 충전을 위해 충전소로 정확히 이동을 할 수 있도록 도와준다.
나인티iGS의 모바일 로봇 위치파악 시스템은 RF 기술과 초음파 기술을 이용하여, 실내 및 3차원 공간상에 있는 이동체와 모바일 로봇의 절대위치와 공간상의 방위각을 알 수 있도록 해주는데 당사에서는 Indoor GPS 기술에 기반하여 본 기술을 개발하였으며, 이 위치인식기술을 『나인티iGS』라 명명하고 있다.
4. 동작원리
나인티 iGS는 벽이나 천장에 설치된 Tag와 모바일 로봇에 설치된 iGS Controller 간에 전달된 초음파신호의 시간을 산출하고 삼각법에 의해 모바일 로봇의 위치와 방위각을 산출한다. 아래의 그림과 같이 실내에서 하나 혹은 그 이상의 모바일 로봇에 대해 위치 및 방향각을 제어할 수 있다.
5. 나인티 iGS의 원리
3개의 Beacon으로부터 3차원 공간상에서 유일한 좌표를 결정하는 것이 가능하며 이 3개의 기준점으로부터 거리를 어떻게 측정하느냐 하는 것이 중요한데 이것을 Trilateration(삼각법)으로 구할 수 있다.
6. 특징
이동하는 로봇의 위치를 실시간으로 센싱하여 위치를 인식하고 다른 위치로의 이동을 지령하는 기술로 3차원 공간에서 정지 혹은 이동체의 현재 위치, 이동 속도, 방위각을 제어한다.
뿐만아니라 실내 및 3차원 공간에서 이동 물체의 실시간 위치 추적이 가능하며 RF 및 Ultrasonic을 매질로 하여 Trilateration(삼각법)으로 거리를 측정 하는Active Beacon 방식이다.
모바일 로봇의 위치 인식을 위한 저가격대를 구현해 가격경쟁력에서도 앞서가고 있다.
7. 활용가능 분야
- 지능형 서비스 로봇의 위치 추정을 위한 센서
- 모바일 로봇을 위한 Active Beacon System
- 실내 및 3차원 공간에서 이동 물체의 위치 추적
- 대형 건물 안에서 자신의 현 위치를 추정
- SLAM을 위한 개발용 도구(cf. : SLAM ; Simultaneous Localization And Mapping)
- 가정용 서비스 로봇의 위치제어 : 청소 로봇 등의 위치제어
- 산업용 Cart의 위치 파악 : AGV, LGV 등의 위치제어
·적용 사례 :
1) 공공도우미 로봇에 적용 시범 운영에 성공(부천우체국의 정통부 URC시범사업, 2005년 12월)
2) 부천 로봇 센터에 설치(2006년 3월)
3) 대학, 연구소의 지능형 로봇 위치인식시스템 개발용도
8. 구성품
ISO/TC39/SC10(공작기계안전)전문위원회 개최
한국공작기계공업협회는 지난 6월 15일 한국기계연구원 창원분원 2층 대회의실에서 ISO/TC39/SC10(공작기계/안전) 전문위원회를 개최하였다.
금번 개최된 전문위원회에서는 ‘2006년도 ISO(국제규격)문서 검토현황’보고와 지난 5월 8일부터 13일까지 개최된 ‘제63차 ISO 국제표준화 부산회의’ 및 5월 12일 개최된 ‘공작기계 기술향상 국제표준화 세미나’에 대한 보고에 이어 EN ISO CD 23125(공작기계-선반류 안전)규격에 대한 검토가 진행되었다.
CD23125 규격은 안전사고 발생시 업체들의 안전사고 예방조치 의무 이행 여부를 판가름 할 수 있는 중요 규격으로, 이번 회의에서 규제 항목이 향후 공작기계의 설계/제작 및 유럽지역 수출시 장애 요소가 될 수 있는지에 대한 국내 전문가들의 의견을 수렴하였다.
오는 6월 27~29일에는 스위스 Tornos에서 SC10관련 회의가 진행될 예정이며 한국공작기계공업협회에서는 이번 위원회에서 수렴된 의견이 규격제정 작업에 적극 반영될 수 있도록 전문가를 파견할 예정이다.
한편 한국공작기계협회는 산업자원부 기술표준원으로부터 ISO/TC39(공작기계) 및 SC2(절삭기계시험), SC10(공작기계 안전)의 국내 간사기관으로 지정받아 활발히 활동 중에 있으며, 공작기계분야의 ISO 국제규격제정에 국내의견이 적극 반영될 수 있도록 산·학·연 전문가들로 구성된 별도의 전문위원회를 구성하여 운영하고 있다.
