높이 신기록을 갱신한 창문 청소 로봇 KR AGILUS

창문 청소의 자동화를 위해 Skyline Robotics 팀은 Ozmo를 개발했습니다. 이 시스템은 KUKA의 KR AGILUS 로봇과 PC 기반 영상 처리 시스템, 인공지능(AI) 및 머신 러닝 기술의 조합으로 탄생하였습니다. 기존 방식에서는 3~4개월의 과중한 육체적 노동이 요구되던 작업을 Ozmo는 그 절반에도 미치지 않는 짧은 시간에 자동으로 처리합니다. 이런 혁신의 중요한 이점으로 다음을 들 수 있습니다. 더 이상 고소작업대에서 작업자들이 수동으로 작업할 필요가 없으므로 이 시스템에서는 전례 없는 안전성이 보장됩니다. 종래 방식에서는 수동 글라스 파사드 청소를 위해 일반적으로 3~4명의 직원이 필요했습니다. 2명 작업자는 고소작업대에서 파사드를 따라 청소 작업을 수행하고 다른 직원은 건물 옥상, 나머지 인원은 바닥에서 작업을 도와야 했습니다. Ozmo로 작업하는 경우에는 단 1명의 인원만 필요한데, 이 직원은 고소작업대 조절, 전기 및 용수 공급 그리고 크레인을 제어하는 업무를 수행하게 됩니다. 이 과정에서 로봇은 글라스 파사드를 청소합니다.

전기 및 용수 공급의 원활한 보장을 위해 Ozmo는 빌딩 유지보수 유닛(Building Maintenance Unit, BMU)의 기존 인프라구조에 맞도록 설계되었으며, 전기 및 용수 공급은 건물 자체에서 이루어집니다. 고소작업대의 일부는 다양한 센서 및 컴퓨터가 포함된 테이블에 해당합니다. 그 위에는 Lidar 카메라가 탑재된 로봇팔이 고정되어 있습니다(Lidar는 light imaging, detection and ranging의 약자로 레이저 펄스를 사용합니다). Lidar 카메라에는사람에게 위험하지 않은 1등급의 레이저가 사용됩니다. 이 테이블이 파사드 청소를 위한 기존 작업대에 연결되는 즉시 이 시스템은 사용 가능한 상태로 전환됩니다.

Skyline Robotics의 COO 및 사장인 Ross Blum은 Skyline 팁은 최근 5년 동안 Ozmo 프로젝트에 참여했다고 설명합니다. 이 과정에서 다양한 기술적 장애물을 극복하였으며 필요한 모든 컴포넌트 및 기능을 통합하기 위한 험난한 과정을 반복해야 했습니다. 이런 컴포넌트에는 산업용 로봇 KR AGILUS 및 그 프로그래밍이 포함되는데, 이를 통해 로봇팔이 창문 청소 시 작업자의 청소 동작을 모방할 수 있게 됩니다.

Ross Blum 사장은 Ozmo 시스템의 작동 방식 및 특성을 인체 감각기관에 비유하여 다음과 같이 설명합니다. “로봇팔은 로봇의 ‘시각기관’에 해당하는 Lidar 카메라, 그리고 ‘촉각기관’에 해당하는 청소 브러시 끝의 힘 토크 센서과 통신합니다. Ozmo가 마천루의 글라스 파사드를 따라 자동으로 하강하는 동안, 시스템 소프트웨어는 마치 ‘뇌’의 기능을 수행하고 다양한 카메라 및 센서에서 전송하는 데이터를 수집 처리하여 초당 약 200회의 속도로 연속적인 경로 계획 최적화가 가능하도록 합니다.” Ozmo 솔루션의 핵심 요소는 방수 버전의 KR AGILUS로서 여기에는 글라스 파사드 청소에 최적화된 소프트웨어 기반 인공지능이 탑재되어 있습니다. Skyline Robotics는 포스 컨트롤 및 기타 변수를 로봇으로 피드백하는 알고리즘을 개발하였습니다. 이를 통해 로봇이 건물에 가할 수 있는 압력을 제어할 수 있습니다.

Ozmo에 적용된 KUKA 소형 로봇 컨트롤러 KR C5 micro는 다양한 국가에서 요구되는 다양한 고소작업대의 속도 제한 요건을 충족하는 데 결정적으로 기여하였습니다. KR C5 micro는 무게가 9.8 kg에 불과하며 따라서 타사의 다른 컨트롤러에 비해 최대 16 kg이 가볍고 현저하게 적은 설치 공간을 필요로 합니다. 이런 이유로 몇몇 사례에서 엄격한 속도 제한에도 불구하고 Skyline Robotics는 여러 대의 KR AGILUS를 하나의 작업 플랫폼에 배치할 수 있습니다. Blum 사장은 “우리는 통제 범위 밖에서 로봇을 사용해야 하는 이런 산업 분야에서 선도기업을 목표로 한다”고 강조하여 “뿐만 아니라 이런 우리의 목표를 달성하는데 있어 KUKA를 가장 강력한 자동화 파트너로 생각합니다. KUKA에서도 그 로봇을 통해 전형적인 적용분야의 한계를 극복하고 있으며 우리는 특히 아웃도어 환경에 최적화된 맞춤식 제품을 개발하는데 있어 KUKA 엔지니어들과 긴밀하게 협력할 계획”이라고 설명합니다.

Ozmo에 통합된 기술은 독보적 특징을 자랑합니다. 특히 소프트웨어 및 첨단 하드웨어 컴포넌트는 타의 추종을 불허합니다. 이런 기술을 통해 Skyline Robotics는 로봇이 유리창을 청소하는 동안 로봇 동작을 제어하고 새로운 환경에 맞게 이런 동작을 어댑테이션하는데 성공할 수 있었습니다. 뿐만 아니라 이런 기술은 로봇이 탑재된 작업대의 실시간 안정화를 가능하게 합니다. 돌풍 또는 크레인 작동과 같은 예기치 않은 상황들을 함께 고려해야 하므로, 이런 기술의 구현은 까다로운 도전과제에 해당합니다. 이런 예기치 않은 상황이 발생하는 경우 작업대의 일측면이 아래로 기울어질 수 있습니다. 하지만 Ozmo는 이런 변수들을 인식하고 즉시 대응할 수 있습니다. 이런 방식으로 고품질의 유리창 청소 및 효율적 경로가 보장됩니다. 자세 안정화를 위해 Ozmo는 KR AGILUS 로봇 및 불안정한 작업대에 대응력을 가하는 그 능력을 활용합니다. 자세 안정화가 요구되는 경우 로봇팔은 작업대의 흔들림을 방지하기 위해 추가적으로 0.5초 동안 건물 유리창에 고정된 상태를 유지하게 됩니다. Ross Blum 사장에 따르면 Skyline Robotics는 로봇팔을 이런 방식으로 사용하는 지금까지 유일한 최초의 로봇 기업입니다.

Proof of Concept Phase(기술 검증 단계)의 의미: 이를 위해 Skyline Robotics에서는 포괄적인 지원을 받았습니다. 이 기업은 650만 달러의 파이낸싱 라운드를 성공적으로 체결했다고 밝혔습니다. Skyline Standard Holdings는 이 파이낸싱 라운드를 주간하였으며, Kärcher New Venture GmbH, Gefen Capital 및 기타 기업이 참여했습니다. Kärcher New Ventures GmbH의 Head of Corporate Venturing인 Patrick Nennewitz 대표는 “Kärcher는 이 프로젝트에서 Skyline Robotics을 계속 지원하고 글로벌 창문 청소 시장에서 안전하고 효율적인 작업 환경을 마련할 수 있게 된 것을 기쁘게 생각한다”며 “로봇으로 산업분야를 개척하고 이와 동시에 로봇 응용 작업환경을 구현하는 능력은 다른 로봇 기업들에 모범이 되는 사례에 해당합니다. 빌딩은 점점 더 높이지고 노동력은 감소하는 현실에서 Skyline의 창립은 시기 적절하며 필수적이기 때문”이라고 그 이유를 설명합니다.