소형모터의 강력한 힘, 자율이동로봇 발전에 큰 역할

Evocortex, 파울하버와 협력

독일 뉘른베르크에 기반을 둔 스타트업 기업 Evocortex(www. evocortex.org)는 경험 많은 로봇 전문가들이 참여하여 지난 2016년에 설립한 기업이다. 이 회사는 인접한 뉘른베르크 공과대학 및 기타 교육ㆍ연구 기관과 긴밀한 협력을 통해 완전히 새로운 자율이동로봇(autonomous mobile robots, 이하 AMR) 개념을 추구하고 있다. 혁신적인 자율 운송 시스템을 통해 성장하고 있는 Evocortex는 FAULHABER(www.faulhaber.com, 이하 파울하버)와 협력하여 수많은 종류에 필요한 높은 수준의 유연성과 정밀도를 제공하고 있어 눈길을 끌고 있다.

정확한 위치 감지

Evocortex의 AMR은 위치를 결정하고 올바른 길을 찾기 위해 사전 설치된 안내 시스템이 전혀 필요하지 않다. 그들은 홀 바닥의 요철을 사용하여 단순히 방향을 지정한다. 이것들은 겉보기에 매 끄럽게 보이는 콘크리트 바닥에도 존재하며 차량 하부에 장착된 고해상도 카메라에 의해 등록된다. 로봇은 이미지를 사용하여 창고 바닥의 ‘표시’를 감지한다.

이 독창적인 시스템 뒤에는 Evocortex에서 자체 개발한 ‘ELM(Localization Module)’이 있다. 초기 티치 과정에서 로봇은 격자 패턴으로 창고 바닥을 가로질러 이동한다. 복잡한 알고리즘으로 개별 포인트 패턴에서 매우 정확한 맵이 생성된다. 미래에는 스스로 학습하는 인공지능을 활용 해 수행될 것이다. 또한 컨트롤러는 차량 자체의 움직임을 감지한다.

데이터를 결합하여 1㎢의 영역에서 ㎜(밀리미터) 이내로 정확하게 위치를 지정할 수 있다. 이를 위해서는 3개의 식별 포인트가 필요하다. 바닥의 50%가 톱밥으로 덮여 있어도 ELM은 흔들 리지 않고 견고하고 정확한 탐색을 보장한다.

Mecanum 바퀴

일반 바퀴는 축과 같은 방향으로만 움직인다. 이러한 바퀴가 있는 차량을 정확하게 위치시키려면 주차할 때와 같은 방식으로 기동 해야 한다. 이를 피하기 위해 Evocortex의 개발자는 Mecanum 바퀴를 선택했다. 닫힌 실행 표면 대신 배럴 모양의 롤러가 림에 장착된다. 바퀴 축에 45도 각도로 고정되어 있으며 각 베어링 축 을 중심으로 회전할 수 있다. 롤러의 모양, 크기 및 간격은 바퀴에 연속적인 롤링 표면을 제공하도록 선택된다.

개별 바퀴의 회전 방향과 속도를 변경하여 차량을 정지 상태에서 임의의 방향으로 조향하거나 그 자리에서 회전할 수 있다. 따라서 수평 면에서 호버카(hover car)처럼 자유롭게 이동할 수 있 다. Mecanum 바퀴는 로봇의 민첩한 움직임을 모든 방향으로 가능하게 한다.

㎜ 단위로 로봇 조정

Evocortex의 AMR은 또 크기를 무제한으로 선택할 수 있는 것이 특징이다. 이 회사의 매니징 디렉터 Hubert Bauer는 “고객의 요 구에 맞게 로봇을 밀리미터 단위로 조정할 수 있다. 400x480과 800x1200㎜ 사이의 모든 외부 치수를 실현할 수 있다”고 말했다.

EvoRobot R&D 및 EvoRobot 산업용 제품 라인은 하중 지지 플랫폼의 외부 치수와도 거의 일치한다. 센서, 컨트롤러, 리프팅 장치 및 바퀴 드라이브와 같은 모든 기술은 플랫폼 아래에 있다. 바퀴 드라이브 모듈은 이러한 확장성을 위한 결정적인 요소이다. 바퀴 바로 위에 위치하며 바퀴와 함께 표준화되고 독립적인 기능 단위를 형성한다. 결과적으로 바퀴는 서로의 거리에 관계없이 장착할 수 있다. 이 배치의 결정적인 전제 조건은 매우 작은 치수의 강력한 모터다.

Hubert Bauer는 개발 단계를 회상하며 “시장에 나와 있는 어떤 모터가 이 애플리케이션의 후보인지 결정하기 위해 매우 면밀히 조사했다. 우리는 파울하버를 통해서만 필요로 하는 출력 밀도를 찾을 수 있었다. 경쟁 제품의 모터에는 필요한 토크를 위한 공간이 남아 있지 않았다”고 말했다.

소형 모터에서의 엄청난 힘

EvoRobot의 바퀴 모듈에는 3257 또는 3272 CR 시리즈의 DC마이크로 모터가 장착되어 있다. 각각에는 IEF3 인코더와 38/2S 감속기가 장착되어 있다. 빠른 정지를 위해 그리고 정지된 바퀴가 제자리에 고정된 상태를 유지하기 위해 바퀴 모터에는 브레이크 도 장착되어 있다.

Hubert Bauer는 “이러한 마이크로 모터의 엄청난 힘 덕분에 EvoRobot은 최대 120㎏의 하중이 있는 팔레트를 임시로 운반할 수 있다. 이것은 최대 5도의 경사와 초당 1미터의 속도를 가진 램프에서도 작동한다”고 설명했다.

EvoCarrier 제품 라인은 소형 적재물 운반용으로 설계되었다. 창고 내부에서의 AMR의 작동은 ground clearance가 100㎜ 미만인 만큼 훨씬 더 까다롭다. 따라서 개발자는 여기에서 길이가 21㎜에 불과한 4221 BXT 시리즈의 브러시리스 모터인 소위 ‘플랫 로터 모터’를 선택했다.

장기적으로 EvoRobot과 함께 브러시리스 모터로의 전환이 있을 것이며 모듈이 더욱 표준화될 것이다. 다음 단계에서 Evocortex는 2개 또는 4개의 EvoCarrier의 제어를 결합할 계획이다. 그런 다음 그들은 유로 팔레트 또는 전체 선반 유닛을 함께 운송할 수 있다. 전력과 볼륨의 비율 외에도 AMR의 작동에 중요한 역할을 하는 것은 무엇보다도 제로 유지 보수와 연속 작동의 신뢰성이다.

자료제공: Faulhaber(www.faulhaber.com)