새로운 로봇 설계의 지평을 여는 최신 광학 센싱 기술

첨단 3D 센싱 솔루션, 멀티 채널 분광 센서 및 프로젝션 조명 시스템은 로봇이 주변의 세상을 '보고', 빛을 사용해 사람과 소통하는 것을 가능하게 합니다.

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로봇은 발전하고 있습니다. 여전히 많은 사람들이 로봇은 자동차 조립 공장과 같은 중공업 분야에서 사용되는 것으로 생각하고 있지만 기술의 발전으로 이제 제조업체들은 로봇의 사용 범위를 가정, 상점, 도심 거리, 호텔 및 기타 많은 다양한 환경으로 확장할 수 있게 되었습니다.

새로운 환경에서 로봇의 흥미로운 사용은 사람과의 상호 작용을 점점 더 많이 포함하게 될 것이며, 환경에 대한 정밀한 인지가 필요하게 될 것입니다. 이제 ams OSRAM의 정교한 광학 기술이 차세대 로봇에 적용되어 로봇이 주변 세상을 보고 탐색하고, 근접한 물체를 감지하고, 사람들이 로봇과 안전하게 상호 작용할 수 있도록 지원하는 표시 신호를 제공하고 있습니다.

 

로봇 주변 환경 매핑

개체 감지 및 매핑은 완전 자율 로봇을 실현하는 데 중요한 기능입니다. 로봇이 환경을 더 정밀하고 정확하게 감지할수록 공유 공간을 더 빠르고 효율적으로 이동할 수 있습니다.
 

정교한 로봇 설계는 3D 센싱을 기반으로 하는데, 이는 시야 내 개체의 크기와 모양, 센서로부터의 거리를 정확하게 나타내는 '깊이 맵'을 구축하기 위한 것입니다. 효과적인 3D 센싱은 스테레오 또는 구조화 조명 기반 비전 솔루션을 위해 일반적으로 적외선 이미터(IR LED 또는 레이저)와 고해상도 IR 센서의 조합을 사용합니다. Mira 제품군 이미지 센서는 가시광선과 IR 파장 모두에 민감하기 때문에 로봇 응용 분야에서 특히 유용합니다. 예를 들어, Mira220은 가시광선 스펙트럼뿐만 아니라 근적외선 스펙트럼에서도 높은 양자 효율을 제공하는 근적외선 글로벌 셔터 이미지 센서로, 내부 테스트 기준, 940nm에서 최대 38%의 양자 효율을 구현합니다. 이 비디오에는 Mira 제품군에 대한 더 많은 내용이 담겨 있습니다.
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Mira 이미지 센서는 3D 센싱(940nm IR 이미터와 결합)은 물론, 개체 인식 및 기타 인공지능(AI) 기능을 위한 영상 이미지 출력을 위해서도 사용될 수 있습니다. 도심 거리에서 쓰레기를 수거하는 서비스 로봇을 비롯해, 이미징 로봇의 새로운 활용 사례는 계속해서 등장하고 있습니다. 쓰레기 수거 로봇은 이미지 센싱과 AI의 결합을 통해 쓰레기를 정확하게 식별하여 수거할 수 있습니다.
 

ams OSRAM industrial robotics solutions

이미터와 이미지 센서를 3D 센싱 시스템에 통합하는 작업은 레퍼런스 디자인 키트를 사용하여 쉽게 수행할 수 있으며, Teknique의 Oclea 3D Vision SDK가 특히 유용합니다. 이 키트는 플러그 앤 플레이 개발 플랫폼을 제공하기 때문에 선택한 로봇 시스템에 바로 통합할 수 있습니다.

로봇의 응용 활용 사례에 3D 스캐닝 정확도가 덜 중요하고 알고리즘적으로 더 단순한 장애물 감지가 이미 충분하다면 다중 구역 직접 비행시간 거리 측정(dToF) 센서가 적합한 센싱 솔루션이 될 수 있습니다. 이러한 TMF882X 센서는 시야가 넓은 스캐닝 어레이에 쉽게 페어링할 수 있으며, 초저전력 설계가 필요한 경우 시스템 웨이크업을 위해 이미지 기반 3D 스캐닝 솔루션과 결합할 수도 있습니다.
 

재료를 식별하는 첨단 센서

로봇의 환경 인지는 내비게이션과 충돌 회피에만 국한되지 않을 것입니다. 예를 들어, 로봇 청소기에서 AS7343과 같은 분광 센싱 IC는 바닥재를 감지하고, 울과 폴리에스테르, 목재와 세라믹을 구별할 수 있습니다. ams OSRAM의 분광 센서는 재료 분류 외에도, 정확한 측정을 수행하여 바닥 유형에 맞게 청소 작업을 자동으로 최적화할 수 있습니다.
분광 센서에 의해 수행되는 스펙트럼 측정은 복잡한 알고리즘에 의해 지원되는 시각 카메라보다 더 정확하게 바닥재를 식별하며, 구현도 더 간단합니다. 센서 시스템은 머신러닝 기반 알고리즘에만 의존하여 획득된 분광 패턴을 메모리에 저장된 레퍼런스 샘플과 매치시킵니다.
 

빛 신호로 사람과 의사 소통

광학 기술은 로봇 주변의 세상을 감지하는 데 뿐만 아니라 외부 세계에 신호를 보내는 데도 사용될 수 있습니다.

새로운 조명 프로젝션 기술은 로봇이 의도를 표시하는 이상적인 방법을 제공합니다. 일례로, ams OSRAM은 자동차 분야에서 윙 미러 아래 도로 표면에 방향 신호를 표시하기 위해 마이크로 렌즈 어레이를 통해 프로젝션 조명의 구현을 개척했습니다.

로봇에서 마이크로 렌즈 어레이는 아래 그림에서 보여주는 것과 같이, 로봇 주변에 좌회전 또는 우회전 화살표와 같은 기호를 투사하거나, 펄스 링 세트를 투사하여 안전 영역 범위를 나타낼 수 있습니다. 빛으로 정보와 의도를 전달함으로써, 로봇은 거슬리는 경보음을 울리거나, 로봇이나 사람이 움직임을 늦추지 않으면서 사람이 더 직관적으로 길을 벗어나거나 그 주위를 원활하게 이동할 수 있도록 안내할 수 있습니다.

로보틱스에 새로운 가치를 더하는 첨단 광학 기술

로보틱스의 혁신으로 시장에 흥미롭고 새로운 활용 사례가 속속 등장하고 있습니다.  그중 많은 사례에서 로봇은 환경에 있는 사람 및 물체와 자발적이고 자율적으로 상호 작용해야 할 것입니다. 센싱 및 조명을 위한 ams OSRAM의 첨단 광학 기술은 차세대 로봇 개발을 위한 탄탄한 기반을 제공합니다.