전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2023.4 Hot News (p10~12)

PFN의 역발상 도우미 로봇
룸바를 뛰어 넘는 생활혁명, 짐 선반을 움직이는 자율 이동형으로 비용 절감

“2018년에 가정용 퍼스널 로봇을 개발하는 미션을 발표한 이후 지금에 이르기까지의 여정은 순탄하지 않았다. 그래서 이번 로봇은 그 중요한 일보라고 할 수 있다. 퍼스널 로봇을 실현함으로써 앞으로는 더 많은 환경에서 로봇을 움직일 수 있게 될 것이다.”

일본 최대 유니콘인 AI(인공지능) 스타트업 프리퍼드네트웍스(Preferred Networks, PFN) 의 니시카와(西川) CEO는 로봇 사업을 전개하는 자회사 프리퍼드 로보틱스(PFRobotics)가 2023년 2월 1일에 개최한 가정용 자율이동 로봇 '카차카(kachaka)' 발표회에서 이렇게 말했다.

카챠카 본체는 청소로봇 룸바와 같은 모습을 하고 있다. 이 본체가 바퀴가 달려 있어 원하는 방향으로 움직일 수 있는 전용 선반과 연결되어, 짐 등을 실은 선반을 끌고 사용자가 지정한 장소로 이동한다.

PFN은 2018년 10월에 개최된 ‘CEATEC JAPAN 2018’에서 방에 어질러진 물건을 치우는 로봇의 데모를 공개했다. 데모에서는 도요타 자동차가 개발한 생활 지원 로봇 ‘HSR(Human Support Robot)’이 공간에 흩어진 여러 가지 물건들을 인식해 소정의 장소에 버리는 모습을 선보였다.

PFN은 HSR에 가정용 로봇에 불가결한 사물의 인식과 핸들링 기능을 구현. 정리 뿐만 아니라, 택배 수령이나 요리의 손질 등, 가정에서의 다양한 잡일을 처리하는 로봇의 실현을 목표로 한다고 밝혔다.

그러나, 이러한 범용적인 가사 로봇은 로봇 개발의 최대 난관 영역 중 하나라고 할 수 있다. “방 배치나 바닥재, 가구의 종류, 그리고 돌아다니는 애완동물 등, 주거환경은 다양하기 때문이다”(PFRobotics의 이소베(磯部) CEO). 특히 정리의 경우, 다양한 물건을 정확하게 잡아 수납함 등에 넣을 필요가 있다. 대상물이 정해지지 않은 피킹은 로봇에게 난이도가 매우 높다.

“CEATEC JAPAN 2018에서는 로봇의 가능성을 보여주는 것이 목적이었다. 하지만, 실제로 상품화할 경우, 다른 허들이 있다. 매우 중요한 것이 가격이다. (다양한 태스크를 처리하는) 정리 로봇을 합리적인 가격으로 제공하는 것은 아직 어렵다”(니시카와 CEO).

이 장벽을 PFRobotics는 아이디어와 기술력으로 극복했다. 로봇이 사람처럼 바닥에 흩어진 물건을 주워서 치우는 것이 아니라, 물건을 놓는 전용 선반을 제공해 로봇이 사람의 지시대로 그 선반을 소정의 장소로 운반한다는 발상이다.

즉, ‘이것을 가져와’, ‘이것을 수납해’ 등, 소리를 내어 로봇에게 명령함으로써 방을 어지럽히지 않고 필요할 때 필요한 물건을 손에 넣을 수 있다는 컨셉이다. “반복이 필요해 부담이 큰 ‘이름 없는 가사일’을 로봇을 통해 서포트한다”(이소베 CEO).

피킹이라는 로봇에게 어려운 작업 등은 사람에게 맡기고, 로봇은 전용 선반을 운반하는 역할을 철저히 하는 것이다. 이것이 “실세계의 다양한 환경을 커버할 수 있을 지 여부가 로봇의 민주화로 가는 열쇠”라고 생각하는 PFRobotics가 찾아낸 현실적 해답이다.

이것을 통해 보급의 조건인 “휴대전화 수준의 요금을 실현할 수 있었다”(니시카와 CEO)라고 한다. 구체적으로는, 48회 분할된 가격으로, 본체와 월액 이용료 등을 포함해 월 6,480엔(2단의 전용 선반의 경우)이다.

이용 장면으로는 예를 들면, 다음과 같은 것이다. 어린이 장난감을 전용 선반에 놓아두고 놀 때만 로봇에게 옷장에서 거실로 가져오게 한다. 그리고 놀이가 끝나면 사람이 장난감을 그 선반에 되돌려 놓고 선반을 옷장으로 이동하도록 로봇에게 명령한다.

또는 배식용 선반을 준비해 놓고 음식이 담긴 접시나 다 먹은 뒤 빈 접시를 올려 주방과 거실 테이블 사이를 이동시키는 방식이다. 스마트폰의 전용 앱으로 스케줄 설정을 해두고, 매일 정해진 시간에 선반을 전달받는 등과 같은 사용법도 있다. “새로운 사용법은 무한하다”(이소베 CEO)라고 한다.

무엇보다, 카챠카를 효율적으로 사용하기 위해서는 사람의 생활 습관 개선이 필요하다. 카챠카는 바닥에 떨어진 물건을 주울 수 없어 바닥에 장애물이 되는 물건이 많이 놓여 있으면 움직일 수 없게 된다. “그 부분은 로봇 청소기 ‘룸바’의 사용으로 익숙해진 가정이 많기 때문에 문제 없다고 생각하고 있다”(이소베 CEO).

“로봇의 관점에서 보면 현재의 주거환경은 자유도가 떨어진다. 일단 가구를 배치하면 그 장소에 고정되어 방의 레이아웃을 바꾸기 어렵다. 그리고 사람은 그 레이아웃에 맞게 행동할 수밖에 없다. 하지만 만약, 가구가 움직이면 이야기는 달라진다”(이소베 CEO).

-- 장애물을 픽셀 단위로 특정 --
카차카는 기술적인 측면에서 물류창고에서의 도입이 가속화되고 있는 자율이동 로봇(AMR)에 가깝다. 하지만 환경이 다양한 일반 가정에서 실용화될 수 있는 로봇을 개발하기는 쉽지 않다.

카차카에는 RGB 카메라와 2차원 LiDAR가 탑재되어 있으며, 이것들로부터 취득한 데이터 등을 조합한 독자적인 'Graph-Based SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)'으로 자기 위치를 추정해 집의 지도를 제작한다. 또한 목적지까지 최적의 경로를 도출하기 위해 다양한 센서 정보를 통합한 내비게이션 기술을 구현. 심층학습을 활용해 픽셀 단위로 장애물을 특정해 회피하는 기능도 탑재되어 있다.

또한 심층학습을 이용한 화상 인식 기술을 통해 전방과 후방에 탑재된 RGB 카메라 영상에서 사람이나 가구를 구별해 실시간으로 검출하는 기능도 가지고 있다. 카챠카는 전용 선반을 둔 위치를 기억하고 있으며, 만약 사람이 그 선반을 다른 곳에 두었을 경우, 카차카는 기억하고 있는 장소로부터 50cm 정도 범위에서 찾을 수 없을 때 화상 인식을 다시 실시한다고 한다.

음성인식 엔진도 기술 측면에서 중요한 포인트 중 하나라고 한다. 가정 내에서는 TV 소리 등 잡음이 많으며, 떨어진 장소에서 사람이 소리내어 명령하기도 한다. 카챠카에는 4개의 마이크가 탑재되어 있으며, 다양한 잡음 속에서도 음성 명령을 알아들을 수 있도록 가볍고 고정밀의 엔진을 자체 개발했다고 밝혔다.

-- 수상한 사람에게 경고도 --
PFRobotics는 향후 파트너사와 연대해 카차카 전용 가구의 종류를 늘리는 동시에 가정 내에서의 용도를 확대해나갈 방침이다.

PFRobotics는 그 일부를 카챠카의 발표에 앞선 올 1월, 테크놀로지 박람회 ‘CES 2023’(2023년 1월 5~8일, 미국  라스베이거스)에서 선보였다. 이것은 PFRobotics의 출자 기업인 아사히카세이홈즈와 협업해 진행하고 있는 실증실험으로, 가정용 로봇을 사용해 부재중이거나 비대면으로 택배물을 받는 시스템이었다.

구체적으로는 ‘스마트 클로크(Smart Cloak)’라고 하는 실내에 설치된 잠금장치가 있는 택배 보관 공간에 자율이동로봇을 배치. 배송원이 방문 시 로봇이 짐을 싣는 선반을 입구까지 이동. 배송원은 기한부 비밀번호로 스마트 잠금장치를 풀고 선반에 짐을 놓는다.

로봇은 배송원의 모습을 카메라로 감시하며, 떠나지 않는 등 수상한 행동을 하면 경고음을 내기도 한다. 아무 문제가 없으면 짐을 실은 선반을 실내 소정의 장소로 옮긴다.

PFRobotics에 따르면, “현시점에서는 이러한 기능을 구현할지 여부는 미정이지만, 주택과 카챠카의 연동에 대해 아사히카세이홈즈와 연구를 지속해나갈 방침이다”(이소베 CEO)라고 한다. 가정용 자율이동로봇은 청소 방식을 바꾼 룸바 이상의 혁명을 우리 생활에 가져올지도 모른다.

-- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei Electronics] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.