정밀 모터·드라이브 기술을 활용한 시각장애인용 자율주행 쇼핑 카트 ‘VIRAS’
시각장애인이나 고령자가 슈퍼마켓에서 독립적으로 장을 보는 일은 여전히 쉽지 않다. 스위스 라퍼스빌에 위치한 Eastern Switzerland University of Applied Sciences(이하 OST) 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 자율주행 쇼핑 카트 ‘VIRAS(Visually Impaired Robot-Assisted Shopping)’를 개발했다. 이 시스템은 디지털 쇼핑 리스트 작성부터 매장 내 이동, 상품 탐색, 결제에 이르기까지 쇼핑 전 과정을 지원한다. 지능형 센서와 정밀 구동 시스템, 그리고 FAULHABER 드라이브 기술을 기반으로 하는 이 카트는 매장 환경을 인식하고 장애물을 회피하며 사용자에게 안전한 쇼핑 경험을 제공한다.
▲ 매장 내에서 VIRAS 자율 주행 쇼핑 카트를 사용하는 모습
사용자 중심으로 설계된 스마트 쇼핑 카트
VIRAS 프로젝트는 OST의 랩 자동화 및 메카트로닉스 연구소에서 진행됐다. 개발 엔지니어인 샹탈 켈러(Chantal Keller)는 프로 젝트 책임자로서 이 스마트 쇼핑 카트의 사회적 의미를 강조한다.
그녀는 “VIRAS는 시각장애인과 저시력자가 처음으로 완전히 자율적인 쇼핑 경험을 할 수 있도록 지원하는 시스템”이라며 “무장애 쇼핑 환경에서 존재하던 중요한 공백을 해소할 수 있다”고 설명한다.
프로젝트의 핵심은 철저한 사용자 중심 설계다. 실제 사용자 대상 조사에서 약 90%에 가까운 높은 수용도가 확인됐으며, 이는 보조 기술이 자율성, 삶의 질을 지속적으로 향상시킬 수 있음을 보여준다.
VIRAS 스마트 쇼핑 카트의 작동 방식
VIRAS는 다양한 센서와 지능형 소프트웨어를 결합해 시각장애 인이 안전하게 쇼핑할 수 있도록 설계된 시스템이다. 쇼핑 과정은 디지털 쇼핑 리스트 작성 단계에서 시작된다. 사용자는 전용 VIRAS 앱에 쇼핑 리스트를 입력하며, 리스트는 직접 입력하거나 제품 포장 또는 가정용품의 바코드를 스캔해 생성할 수 있다.
쇼핑 리스트가 준비되면 카트의 자율주행 내비게이션 기능이 작동한다. 쇼핑 카트는 슈퍼마켓 환경에서 자신의 위치를 파악하고 원하는 상품까지 충돌 없이 이동할 수 있는 경로를 실시간으로 계산한다. 이를 위해 카트는 카메라 기반 환경 인식 시스템과 데이터 처리 모듈을 활용해 주변 환경을 지속적으로 분석하고 위치 정보를 업데이트한다.
상품 진열대에 도착하면 제품 인식 기능이 활성화된다. 카트 측면에 장착된 두 개의 회전형 카메라는 서로 다른 시각에서 진열대를 관찰하며, AI 기반 이미지 분석 시스템이 상품의 시각적 특징을 분석해 찾고자 하는 제품을 식별한다.
제품이 확인되면 시스템은 음성 안내를 통해 정확한 위치를 사용자에게 알려준다. 동시에 손 움직임을 추적하는 핸드 트래킹 기능이 작동해 음성 안내와 촉각 피드백을 통해 사용자의 손을 상품 위치로 유도한다. 상품이 카트에 담기면 시스템은 음성 신호를 통해 작업 완료를 알린다.
쇼핑 리스트의 모든 상품을 수집한 후에는 내비게이션 시스템이 사용자를 계산대로 안내한다. 이처럼 VIRAS는 기술적 정밀성과 실제 사용 환경에서의 실용성을 결합한 쇼핑 지원 시스템이다.
FAULHABER 드라이브 기술이 구현한 안정적인 주행
VIRAS 프로젝트에서 가장 큰 기술적 과제 중 하나는 외부 인프라 없이도 복잡한 슈퍼마켓 환경에서 정확한 위치 인식과 3D 매핑을 구현하는 것이었다. 또한 좁고 혼잡한 매장 통로에서 사람이나 이동 물체를 안전하게 피할 수 있는 정밀한 주행 제어 역시 중요한 요구 사항이었다.
이를 위해 높은 신뢰성과 성능을 갖춘 구동 시스템이 필요했다. VIRAS 쇼핑 카트에는 FAULHABER의 BXT H 시리즈 브러시리스 플랫 DC 마이크로모터와 기어헤드, 그리고 MC 5005 S Motion Controller가 적용됐다.
구동 시스템 설계 과정에서는 카트 적재 상태 변화, 에너지 효율, 소음 수준, 실제 매장 환경에서의 주행 안정성 등 다양한 조건이 고려됐다. 특히 저속 영역에 서도 높은 시동 토크와 정지 토크를 제공해 무거운 하중 상태에서도 안정적인 주행이 가능하다.
또한 드라이브 시스템의 저소음 특성도 중요한 요소였다. 조용한 구동 덕분에 사용자는 주변 환경 소리와 시스템 음성 안내를 명확하게 인지할 수 있다.
▲ FAULHABER 드라이브가 적용된 VIRAS 쇼핑 카트의 구동 시스템
실제 매장에서 진행된 실증 테스트
VIRAS 개발 과정에서는 실제 사용자 대상 테스트가 중요한 역할을 했다. 샹탈 켈러는 프로젝트 전 과정에서 목표 사용자 그룹을 적극적으로 참여시키고 있으 며, 이를 통해 실제 요구에 맞는 솔루션을 개발하고 있다고 설명한다.
현장 테스트 결과 VIRAS 쇼핑 카트는 저속에서도 안정적인 토크를 제공해 시각 장애인이 카트를 안전하게 따라갈 수 있는 것으로 나타났다. 엄지손가락으로 조작하는 가속 입력 장치를 통해 모터가 즉각적으로 반응했으며 카트는 상품 진열대 앞에서 정확하게 정지했다.
특히 4-쿼드런트 제어 기능은 전진과 후진 간 전환을 부드럽게 만들어 충돌 위험을 줄이는 데 도움이 됐다. 테스트 참가자들은 드라이브 시스템의 낮은 소음 수준도 긍정적으로 평가했으며, 조용한 모터 덕분에 시스템 음성 안내와 매장 환경 소리를 명확하게 들을 수 있었다고 보고했다.
다양한 분야로 확장 가능한 플랫폼
VIRAS는 모듈형 플랫폼으로 설계되어 다양한 분야로 확장이 가능하다. 가구 매장, DIY 매장, 의류 매장, 반려동물 용품 매장 등 다양한 소매 환경에 서도 적용할 수 있으며, 향후 셀프 체크아웃 기능을 추가해 사용자 편의성을 높일 계획이다.
소매점 외에도 다양한 활용 가능성이 제시되고 있다. 예를 들어 박물관이나 전시관에서는 VIRAS를 모바일 안내 시스템으로 활용할 수 있으며, 휠체어 사용자나 보행이 어려운 고령자를 위한 맞춤형 장치도 추가될 수 있다.
또한 매장 운영 측면에서도 활용 가능성이 있다. VIRAS는 디지털 트윈과 실시간 재고 관리 시스템과 연동해 진열대 상태를 모니터링하거나 재고 데이터를 기록하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 통해 쇼핑 카트는 단순한 보조 장비를 넘어 매장 운영을 지원 하는 스마트 리테일 플랫폼으로 발전할 수 있다.
자율 쇼핑 기술이 여는 새로운 가능성
VIRAS 프로젝트는 혁신 기술과 정밀 구동 시스템이 일상 생활의 접근성을 어떻게 개선할 수 있는지를 보여주는 사례다. 자율주행 쇼핑 카트는 시각장 애인이 디지털 쇼핑 리스트 작성부터 매장 내 이동, 상품 탐색, 결제까지 전 과정을 독립적으로 수행할 수 있도록 지원한다.
지능형 센서 기술과 정밀 모터 제어, 그리고 FAULHABER 드라이브 시스템이 이러한 기술적 기반을 형성한다. VIRAS는 단순한 기술 프로젝트를 넘어 삶의 질을 향상시키고 사회적 장벽을 줄이며 더 많은 사람이 독립적으로 일상 활동에 참여할수 있도록 하는 가능성을 제시한다.
자료제공: FAULHABER(www.faulhaber.com)
