[적용사례] 재난 대응을 위한 굴삭기 장착형 AI 로봇 | 비맥스테크놀로지
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Overview
자연재해 발생 이후 잔해물이나 오염 물질로 인해 사람이 접근하기 어려운 환경에서는 기존 중장비와 작업자 모두 작업에 큰 제약을 받습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 중장비를 재난 복구와 복잡한 작업 환경에 더욱 효과적으로 활용할 수 있는 혁신적인 로봇 시스템이 개발되었습니다. 이 프로젝트는 굴착기에 장착되는 로봇 핸드를 기반으로 하며, 강력한 힘과 정밀한 제어 성능을 동시에 제공합니다.
로봇 핸드는 공기압을 이용해 인공 근육처럼 동작하는 공압 액추에이터를 사용합니다. 이를 통해 날카로운 금속 잔해를 단단히 들어 올리는 것부터 깨지기 쉬운 물체를 섬세하게 다루는 것까지 다양한 수준의 그립력을 구현할 수 있습니다. 또한 손바닥과 손가락 끝에 내장된 촉각 센서는 실시간 피드백을 제공하여 정밀한 조작을 가능하게 하며, 물체의 형태, 무게, 표면 상태에 따라 그립 압력을 동적으로 조절합니다.
이 시스템의 핵심에는 러기드 엣지 AI 컴퓨터가 있습니다. 이 컴퓨터는 센서 데이터를 현장에서 즉시 처리하여 클라우드 연결 없이도 빠르게 대응할 수 있습니다. 이는 네트워크 사용이 어려운 재난 현장이나 단 몇 초의 대응이 중요한 상황에서 매우 중요한 요소입니다. 엣지 AI는 로봇 핸드가 익숙하지 않은 재질과 비정형 환경에도 스스로 적응할 수 있도록 하여 작업의 정밀성과 안전성을 동시에 향상시킵니다.
최대 3톤의 하중을 처리할 수 있는 성능을 갖추고 있으면서도, 시스템은 기존 장비가 접근하기 어려운 좁거나 불안정한 공간에서도 작업할 수 있을 만큼 컴팩트하게 설계되었습니다. 이처럼 엣지 AI, 첨단 로보틱스, 중장비를 결합한 시스템은 잔해물 처리, 위험 물질 제거, 인프라 복구 등 다양한 작업을 자동화할 수 있는 확장성 높은 솔루션을 제공합니다.
Challenges
굴착기에 장착되는 로봇 핸드에 엣지 AI 컴퓨터를 통합하기 위해서는, 시스템이 운용되는 가혹하고 예측하기 어려운 환경으로 인해 다양한 기술적 과제를 해결해야 합니다.
가장 중요한 요소는 환경 내구성입니다. 엣지 컴퓨팅 시스템은 재난 현장이나 건설 현장에서 흔히 발생하는 먼지, 잔해물, 습기, 급격한 온도 변화에 지속적으로 노출되는 환경에서도 안정적으로 동작해야 합니다. 이를 위해 러기드 인클로저, 밀폐형 커넥터, 산업용 등급 부품 등 내구성을 강화한 하드웨어 설계가 필수적입니다.
기계적 스트레스 역시 중요한 과제입니다. 중장비에 장착되는 특성상 AI 시스템은 지속적인 충격과 진동, 반복적인 움직임을 견디면서도 데이터 손실이나 발열 문제, 시스템 오류 없이 안정적으로 동작해야 합니다.
연결성 또한 구현 과정에서 중요한 요소입니다. 촉각 센서 데이터, 영상 입력, 액추에이터 상태와 같은 대용량 센서 데이터를 실시간으로 처리하기 위해서는 낮은 지연 시간과 높은 연산 성능을 동시에 제공하는 엣지 컴퓨팅 환경이 필요합니다.
또한 AI 모델의 성능과 효율성도 매우 중요합니다. 온보드 시스템은 전력 소비, 발열, 설치 공간의 제약을 고려하면서도 고도화된 인식 및 의사결정 알고리즘을 안정적으로 실행할 수 있어야 합니다.
Solution
Neousys의 Nuvo 시리즈는 러기드 설계, 뛰어난 방열 성능, AI 가속 기능을 갖추고 있어 이러한 환경에 적합한 솔루션입니다.
건설 현장과 재난 복구 현장은 먼지, 잔해물, 충격, 진동이 끊임없이 발생하는 환경입니다. Nuvo 시리즈는 -40°C~70°C의 광범위한 작동 온도를 지원하는 팬리스 구조와 MIL-STD-810G 규격을 충족하는 기계 설계를 적용하여, 중장비에 직접 장착된 상태에서도 지속적인 충격과 진동을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 또한 팬리스 기반의 패시브 냉각 구조와 밀폐형 설계를 통해 고장 발생 가능성을 줄이고, 야외 환경에서도 장기간 안정적으로 운용할 수 있습니다.
로봇 핸드는 AI 기반 비전과 제어 기능에 크게 의존하기 때문에 객체 인식, 환경 인식, 적응형 제어를 위한 높은 연산 성능이 요구됩니다. Nuvo 플랫폼은 Intel® Core™ Ultra, Core™, Xeon® 프로세서와 최대 150W TDP를 지원하는 NVIDIA® GPU를 함께 사용할 수 있어, 클라우드 연결 없이도 엣지 환경에서 고성능 AI 추론을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 지연 시간을 최소화하여 위험한 작업 환경에서도 높은 정밀도를 유지할 수 있습니다.
Nuvo 시리즈는 다수의 Gigabit Ethernet 포트, USB 3, 그리고 일부 모델에서 지원되는 PoE(Power over Ethernet)를 제공하여 카메라, LiDAR, 센서 등 다양한 장치와의 고대역폭 연결을 지원합니다. 또한 8V~48V 광범위 DC 입력과 점화 전원 제어 기능을 통해 굴착기의 전원 환경에서도 안정적으로 동작합니다.
견고 내구성, 실시간 AI 가속, 풍부하고 다양한 I/O를 결합한 Neousys의 Nuvo 시리즈는 로봇 핸드 기반 굴착 시스템을 위한 신뢰성 높은 임베디드 컴퓨팅 플랫폼을 제공하며, 다양한 현장 환경에서도 일관된 성능을 보장합니다.
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