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바이코의 고밀도 전력 모듈, 범죄 예방하는 신속 감시 AI 네트워크 구현

수년 전 ‘자율 순찰 로봇’이라는 개념은 공상과학으로 그쳤지만, 오늘날에는 현실구현 가능하며, 영향력 있는 존재로 자리잡았다. 나이트스코프(Knightscope, Inc.)의 공동 창립자이자 최고고객책임자인 스테이시 스티븐스(Stacy Stephens)와의 대화를 통해 로봇 보안 시스템의 매력을 확인할 수 있다.

나이트스코프는 2013년 캘리포니아주 마운틴뷰(Mountain View)에서 출범한 공공 안전 기술 서비스 회사로 쇼핑몰, 주차장, 근린 공원 등 공공 장소에 세계 최초로 완전 자율 보안 로봇(ASR)을 배치했다. 나이트스코프의 목표는 사법담당자가 감당해야 할 위험을 최소화하면서 범죄를 효과적으로 억제하는 것이다.

나이트스코프는 일반 로봇 공학 기업과 차별화된 선도적 공공 안전 기술 회사로, 로봇 공학, 자율 주행 기술, 차량 전동화, 인공 지능 융합 분야에 전문성을 갖추고 있다. 이러한 기술들의 융합을 통해, 각종 감지 기능 및 기타 기술을 바탕으로 한 탁월한 인텔리전스를 지원하며 기민하게 대응하는 플랫폼을 탄생시켰다.

<나이트스코프의 모바일 로봇은 LIDAR, GPS, 소나, IMU, 4K 카메라, 고음질 오디오 시스템을 사용하여 

완전 자율적으로 작동한다. 이러한 로봇은 인간과 유사하지만 민감도 면에서 훨씬 더 뛰어난 5가지 센서 능력을 보유하고 있다>

우수한 감시 기능을 지원하는 ASR

ASR은 실제 위협을 감지할 수 있어, 해고 직원이나 불법침입 직원을 식별하여 직장 내 폭력 사태를 줄일 수 있다. 아울러 ASR의 무단 침입자 모니터링 기능을 통해, 작업 현장과 무관한 차량의 번호판을 식별하여  안전한 주차장 환경을 유지할 수 있다. 또한 오디오 기능이 내장된 ASR은 양방향 통신이 가능하므로 방송 기능을 갖춘 확성 시스템으로 이용할 수 있다. 이를 통해 위법 행위자와의 충돌 사태를 예방할 수도 있다. 

스티븐스는 “ASR의 ‘경고’(talk-down)기능을 통해 인간이 감당해야 할 위험을 로봇이 대신 처리할 수 있다. ASR은 무표정한 로봇에 불과하지만, 위험해 보이는 사람과 인간의 직접 대면 없이 대화가 가능하므로 의도치 않게 악화되는 상황을 막을 수 있다. 또한 간접운영비도 낮추어 준다.”라고 설명했다. 그러면서 “ASR은 건강이 나빠질 일이 없고, 휴가를 보내줄 필요도 없다.”라고 덧붙였다.

ASR 자율성을 높이기 위한 기술 도입 

나이트스코프의 모바일 로봇은 LIDAR, GPS, 소나, IMU, 4K 카메라, 고음질 오디오 시스템을 사용하여 완전히 자율적으로 작동한다. 이 로봇은 (인간과 유사한 수준의) 5가지 센서 능력을 통해 주변을 인식한다. 대부분의 경우에서 ASR은 공공 안전 요원보다 더 뛰어난 감지 능력을 보여준다.

특히 21개의 LIDAR 레이저가 25밀리초마다 주변 지역을 매핑하여 얻은 데이터는 최대 반경 100미터에 상당하는 로봇 주변 영역을 3D 지도로 생성하는 데 사용된다. 이를 통해 ASR은 주변 환경을 “감시” 할 수 있다. 또한 소나 센서는 로봇이 근접한 사물을 파악할 수 있는 근접 감지 능력을 제공한다. 이외에도 국내 위치 이동 정보를 전달하는 GPS가 탑재되어 누군가 로봇을 이동하거나 훔치려 들 때 기계를 추적하는 것이 가능하다. 

바퀴의 회전수를 계산하여 로봇의 이동 방향을 감지하는 이동 거리 측정 센서도 장착되어 있다. 마지막으로 관성 측정 장치(IMU)는 6자유도 공간 인식 능력을 통해 로봇이 똑바로 서 있는지 혹은 기울어져 있는지 판단할 수 있게 하며, 이를 토대로 끼임 알림이나 작동 불가 알림이 이루어진다.

ASR의 핵심, 전력 효율성

높은 수준의 컴퓨팅, 통신 및 감지 능력 구현은 ASR의 전력분배네트워크(PDN)에 큰 부담을 가하므로, 고효율의 컴팩트한 전력분배네트워크가 요구된다. ASR은 공기 순환 장치나 통풍 기능이 없기에 나이트스코프는 알루미늄 외피를 방열판으로 사용할 수 있는 순수 전도 쿨링 솔루션을 모색했고,  열적응도가 좋고 크기가 매우 작은 ChiP™ 패키징이 적용된 바이코 DC-DC 컨버터 모듈(DCM3623)을 채택했다. DCM의 전력 밀도는 와이어 및 케이블 어셈블리 라우팅 시 작업 능률을 개선하고 배터리 효율성, 성능, 작동 시간을 향상시켰다.

<일반적인 모바일 로봇 애플리케이션은 컴퓨터에서 모터 드라이브 및 카메라에 이르는 다양한 영역에 전력이 공급된다. 나이트스코프는 바이코 고밀도 전력 모듈을 사용하여 LIDAR, GPS, 소나, IMU, 4K 카메라, 고음질 오디오에 전력을 공급한다. ASR에 순환 장치나 통풍 기능이 없기 때문에 나이트스코프는 크기가 작지만 고효율의 전력 장치를 찾고 있었다. 알루미늄 외피를 방열판으로 사용할 수 있는 순수 전도 쿨링 솔루션이 필요했다.>

구조상 ASR은 기타 전력 레일 모두와 전기적으로 분리된 상태를 요구하는데, 상이한 EMI 시그니처를 가진 센서가 너무 많은 탓에 바이코 DCM™은 EMI 및 노이즈 간섭을 최소화하는 데에도 큰 도움이 되었다.

스티븐스는 “배터리의 부담을 줄일수록 작동 시간은 길어진다. 이 때문에 전력은 항상 중요하게 고려해야 할 부분이다. 이러한 모든 고민은 결국 우리 회사의 비전 실현에 도움을 줄 것이다. 건축업체에서 상업개발용도 공간 및 복합용도 공간을 계획 할 시 연기 감지기, 화재 진압 시스템과 함께 ARS 역시 안전 체크리스트의 일부를 차지하게 될 것이다.”라고 말했다.

나이트스코프라는 이름의 새로운 보안관이 마을의 치안을 책임질 것으로 보인다. 

Vicor Corporation 소개
바이코는 미국 메사추세츠주 앤도버의 자동화 제조 공장에서 40년 이상 동급 최고의 고밀도 전력 모듈을 만들어 왔다. 바이코의 앤도버 공장은 전력 모듈의 성능과 확장성의 새로운 지평을 열도록 설계한 최초의 수직 통합 ChiP™ 팹을 제조할 수 있도록 최근 확장을 마쳤다. 바이코는 고성능 전력 모듈 분야의 리더로, 소스에서 POL(point-of-load)까지 최고의 밀도와 효율성을 제공하는 모듈식 전력 시스템 솔루션으로 고객 혁신을 가능하게 한다. 바이코는 기업용 및 고성능 컴퓨팅, 산업 장비 및 자동화, 로보틱스, UAV, 전기자동차 및 운송, 항공 우주 및 방위 분야 등의 고객에게 서비스를 제공한다. 바이코의 다양한 솔루션은 (www.vicorpower.com)에서 확인할 수 있다.