[웨비나] 도구로보틱스가 로봇이 길을 찾도록 만든 방법

로봇은 어떻게 10층 건물을 길 잃지 않고 순찰할까. 로봇은 항상 좌표로 위치를 인식하지만 좌표만으로는 다층 건물을 이해하기 힘들다. 층과 층 사이 이동은 직선 거리로 움직이지 않기 때문이다. 그렇다면 계단이나 구조물 사이를 지나 길을 찾아야 할 때 로봇은 어떤 원리로 작동할까.

인공지능(AI) 자율주행 순찰 로봇 솔루션 전문 기업 도구로보틱스는 지난달 23일 바이라인플러스에서 진행된 웨비나에서 로봇에 위치 연결 정보를 제공하는 ‘3차원(3D) 내비게이션’을 소개했다. 3D 내비게이션은 로봇이 길을 잃지 않고 10층 건물을 순찰할 수 있도록 위치 연결 정보를 제공한다.

도구로보틱스는 자체 개발한 AI 자율주행 순찰 로봇과 통합 관제 솔루션을 공공기관을 비롯해 병원과 캠퍼스 등에 공급하는 기업이다. 이날 웨비나에서는 이염경 도구로보틱스 이사, 조수림 도구로보틱스 매니저, 잔꾸억후이 도구로보틱스 팀장이 차례로 3D 내비게이션의 핵심 개념, 의사결정 구조(BT), 질의응답(QnA)을 진행했다.

3D 내비게이션의 핵심은 토폴로지(Topology)와 서브맵이다. 토폴로지는 건물의 ‘1층 계단’, ‘옥상’ 같은 주요 위치를 ‘노드’로 구분하고, 그 공간을 실제로 이동할 수 있는지 상관관계를 파악해 ‘엣지’로 연결한다. 1층 계단과 1층 복도가 엣지로 연결돼 있다면 이는 서로 지나갈 수 있는 길이라는 뜻이다. 이를 통해 로봇은 건물을 좌표 기반이 아닌 연결 구조로 파악한다.

서브맵은 로봇이 더 안정적으로 길을 찾아가게 만드는 보조 장치다. 현재 위치한 구역을 중심으로 센서 정보를 파악해 비교 범위를 줄여준다. 로봇은 토폴로지를 통해 지나온 길을 추적하고, 서브맵을 통해 계산 부담을 줄여 더 안정적인 위치 추정을 할 수 있다.

3D 내비게이션 지도는 ‘3D 포인트 클라우드 맵’을 기반으로 한다. 해당 맵은 3차원 공간의 좌표와 색상 값을 점으로 정밀하게 구현해 로봇 주변 반경 50m 구역을 파악하고 메모리에서 끝없이 위치 정보를 교체한다. 도구로보틱스의 로봇이 소형 컴퓨터로도 위치를 잃지 않을 수 있는 이유다.

또한 도구로보틱스는 BT 개선을 통해 로봇의 작동 오류를 줄였다고 밝혔다. BT는 로봇의 사고 과정을 나타내는 구조도다. 도구로보틱스 측은 실제 도착 여부와 실제 이동 여부를 확인하는 조건 노드를 추가해 로봇의 멈춤 현상을 해결했다고 설명했다. 조건 노드와 재확인·재시도·연결 실패·결과 보고로 구성된 하위 서브트리 ‘CRTL’을 조합해 안정적인 주행을 완성한 것이다.

이날 계단 주행과 금지 구역 설정 같은 특수 케이스에 대한 해결 방식도 제시됐다. 로봇의 안정적인 계단 주행이 어려운 이유는 바닥의 기울기와 높낮이에 따라 로봇의 위치가 달라지기 때문이다.

보통 평지 움직임은 3자유도를 기준으로 한다. 3자유도는 공간상에서 물체가 앞뒤, 좌우, 위아래로 이동하는 경우를 뜻한다. 도구로보틱스는 계단 주행 시 로봇의 움직임을 xy 좌표뿐만 아니라 높이와 기울기까지 고려하는 6자유도를 기반으로 로봇의 위치를 추정한다.

금지 구역은 앞서 설명한 3D 포인트 클라우드 맵을 이용해 설정할 수 있다. 이용자가 지도에 직접 금지 구역, 감속 구역, 실시간 차단 구역을 설정하는 방식이다.

후이 팀장은 “금지 구역 설정 시 현장 담당자는 편집 도구를 이용해 3D 맵 위에 마우스로 금지 구역을 지정하고 저장하기만 하면 된다”며 “파일만 바꾸면 운영 규칙이 갱신되므로 현장에서 바로 운영 통제를 할 수 있다”고 설명했다.

글. 바이라인네트워크
<오민선 기자>omsoms94@byline.network