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Nikkei X-TECH_2023.2.10

청소로봇 '룸바'를 능가하는 혁명
PFN의 발상 전환 도우미 로봇

“2018년 가정용 퍼스널 로봇을 개발하는 미션을 발표한 이래 지금까지의 여정은 간단치 않았다. 그래서 이것은 중요한 한 걸음이다. 퍼스널 로봇을 실현함으로써 앞으로는 더 많은 환경에서 로봇을 움직일 수 있게 된다”.

일본 최대 유니콘 기업이자 AI 스타트업 기업인 Preferred Networks(PFN)의 니시카와(西川) CEO는, 자회사로서 로봇 사업을 전개하는 Preferred Robotics(PFRobotics)가 2023년 2월 1일에 개최한 가정용 자율이동 로봇 ‘Kachaka’ 발표회에서 이렇게 발언했다.

Kachaka 본체는 청소로봇 ‘룸바(Roomba)’와 비슷한 모양이다. 바퀴가 달려 여러 방향으로 자유롭게 움직일 수 있는 전용 선반 밑으로 Kachaka 본체가 들어가 선반과 연결된다. 그렇게 연결된 상태에서 선반 위의 물건 등을 유저가 지정한 장소로 운반한다.

PFN은 18년 10월에 열린 ‘CEATEC JAPAN 2018’에서, 방에 어질러진 물건을 정리하는 로봇 시연을 선보였다. 시연에서는 도요타자동차가 개발한 생활 지원 로봇 ‘HSR(Human Support Robot)’이, 방을 본뜬 공간에 어질러진 여러가지 물건을 인식해 지정 장소에 넣는 모습을 선보였다.

HSR은 가정용 로봇에 반드시 필요한 사물 인식이나 핸들링 기능을 구현했다. 게다가 정리만이 아니라 택배 수령이나 요리 준비 등 가정에서 필요한 다양한 잡일을 해내는 로봇의 실현을 목표한다고 했다.

그러나 이러한 범용적인 가사 로봇은 로봇 개발에서 최대 난관 영역의 하나라고 한다. “집안 구조나 바닥재, 가구 종류, 그리고 애완동물을 키우는 등 주거 환경이 다양하기 때문이다”(PFRobotics의 이소베(磯部) CEO). 특히 어질러진 물건을 정리할 때는 다양한 물건을 정확하게 집어 수납함 등에 넣어야 한다. 이렇게 대상물이 특정되지 않은 피킹은 로봇에게 매우 난이도 높은 작업이다.

“CEATEC JAPAN 2018에서는 로봇의 가능성을 보여주는 것이 목적이었다. 하지만 실제로 상품화한다고 하면 다른 장벽이 있다. 매우 중요한 것이 가격이다. (다양한 태스크를 해내는) 정리 로봇을 합리적인(적정) 가격으로 제공하는 것은 아직 어렵다”(PFN의 니시카와 CEO).

-- 발상의 전환으로 장해물을 클리어 --
그 장벽을 PFRobotics는 아이디어와 기술력으로 극복했다. 로봇이 사람처럼 바닥에 어질러진 물건을 집어서 정리하는 것이 아니라, 물건을 놓을 전용 선반을 제공하고, 로봇이 사람의 지시대로 그 선반을 지정 자리로 옮긴다는 발상이다.

즉, “이것을 가져와” “이것을 넣어”와 같이 로봇에게 말로 지시를 내리는 방법으로 방을 어지럽히지 않고 필요할 때 필요한 물건을 손에 넣을 수 있다는 컨셉이다. “반복이 필요해서 큰 부담이었던 ‘이름없는 잡다한 가사’를 로봇이 서포트한다”(이소베 CEO).

로봇에게는 어려운 ‘피킹’ 작업 등은 인간에게 맡기고 로봇은 전용 선반을 운반하는 역할을 담당한다. ‘실세계의 다양한 환경을 흡수할 수 있을지 없을지가 로봇 민주화의 열쇠’라고 생각하는 PFRobotics가 찾아낸 현실해이다.

이런 방법으로 보급의 조건인 휴대전화 수준의 요금을 실현할 수 있었다고 한다. 구체적으로는 48회 분할 가격으로, 본체와 월 이용료 등을 포함해 월 6,480엔(2단 전용 선반의 경우)이다.

예를 들면, 다음과 같은 용도를 생각할 수 있다. 어린이 장난감을 전용 선반에 놓아두고, 놀 때만 로봇에게 선반을 방에서 거실로 가져오게 한다. 그리고 놀이가 끝나면 사람이 장난감을 선반에 다시 올려놓고 선반을 방으로 옮기도록 로봇에게 명령한다.

혹은 배식용 선반을 준비해 놓고, 음식이 담긴 접시나 다 먹은 접시를 주방과 거실 테이블 사이에서 이동시키는 식이다. 스마트폰의 전용 어플리케이션으로 스케줄을 설정해 두고, 매일 정해진 시간에 선반을 운반하도록 하는 용도도 있다. “아이디어에 따라 용도는 무궁무진하다”(이소베 CEO).

Kachaka를 능숙하게 사용하기 위해서는 인간의 생활 습관을 개선할 필요가 있다. Kachaka는 바닥에 떨어진 물건을 줍지도 않고, 바닥에 장애물이 많으면 움직일 수도 없게 된다. “그 부분은 로봇청소기 ‘룸바’를 통해 이미 익숙한 가정이 많기 때문에 문제없다고 생각한다”(이소베 CEO).

“로봇의 관점에서 보면 현재 주거환경은 자유도가 떨어진다. 일단 가구를 배치하면 그 장소에 고정되어 방의 레이아웃을 바꾸기 어려워진다. 그리고 사람은 그 레이아웃에 맞게 행동할 수밖에 없다. 만약 가구가 움직인다면 그것이 과거의 상식이 될지도 모른다”(이소베 CEO).

-- 장해물을 픽셀 단위로 특정 --
Kachaka는 기술적으로는 물류창고에서 도입이 가속화되고 있는 자율이동로봇(AMR)에 가깝다. 하지만 환경이 다양한 일반 가정에서 실용적인 로봇을 개발하기는 쉽지 않다.

이 로봇은 RGB 카메라와 2차원 LiDAR(레이저 레이더)를 탑재하고, 여기서 취득한 데이터 등을 조합한 독자적인 ‘Graph-Based SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)’으로 자기 위치를 추정해 집 내부 지도를 제작한다.

또한 목적지까지의 최적 경로를 도출하기 위해 다양한 센서 정보를 통합한 내비게이션 기술을 구현하고 있다. 심층학습을 활용해 픽셀 단위로 장애물을 특정해 회피하는 기능도 탑재한다.

또한 심층학습을 이용한 이미지 인식기술에 의해, 전방과 후방에 탑재한 RGB 카메라 이미지에서 사람이나 가구를 구별하여 실시간으로 검출하는 기능을 갖고 있다. Kachaka는 전용 선반을 둔 위치를 기억한다. 만약 사람이 그 선반을 움직인 후에 Kachaka가 가지러 갔을 경우, 기억하고 있는 장소로부터 50cm 정도 범위에서 찾을 수 없을 때는 이미지 인식을 다시 한다고 한다.

음성인식 엔진도 기술 측면에서 중요한 포인트 중 하나라고 한다. 가정 내에서는 TV 소리 등 잡음이 많은 데다, 떨어진 곳에서 사람이 말로 명령하기도 한다. 그래서 Kachaka에는 4개의 마이크를 탑재해 다양한 잡음 속에서도 음성 명령을 알아들을 수 있도록 가볍고 고정밀한 엔진을 자체 개발했다고 한다.

-- 짐을 수령하고, 보안경고도 --
PFRobotics는 앞으로 파트너 기업과 협력해 Kachaka 전용 가구의 종류를 늘리는 동시에 가정에서 활용할 수 있는 용도를 확대해 나갈 방침이다.

그 내용을, Kachaka 발표보다 먼저 열린 테크놀로지 박람회 ‘CES 2023’(23년 1월 5~8일, 미 라스베이거스)에서 공개했다. 이는 PFRobotics가 출자한 아사히카세이홈즈와 협업해 진행하고 있는 실증실험으로, 가정용 로봇을 사용해 부재중이거나 비대면으로 택배를 수령하는 시스템이다.

구체적으로는 ‘스마트 클락’이라고 부르는 실내에 설치한 열쇠가 달린 택배 수령 공간에 자율이동로봇을 배치한다. 택배기사가 배달을 올 때는 로봇이 짐을 실을 선반을 입구까지 이동시킨다.

택배기사는 기한부 비밀번호로 스마트 클락을 풀고 선반에 짐을 놓는다. 로봇은 택배기사의 모습을 카메라로 감시하다 떠나지 않는 등 수상한 행동이 있으면 경고음을 내기도 한다. 아무 문제가 없으면 짐을 실은 선반을 실내로 옮긴다.

PFRobotics에 따르면 “현시점에서는 이러한 기능을 구현할지 어떨지는 미정이지만 주택과 Kachaka의 연동에 대해 아사히카세이홈즈와 지속적으로 연구해 나갈 계획이다”(이소베 CEO). 가정용 자율이동 로봇은 청소 방식을 바꾼 룸바 이상의 혁명을 생활에 가져올지도 모른다.

-- 끝 --

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