ams OSRAM, 디지털 포토닉스로 휴머노이드 로봇의 시각·촉각·소통 능력 지원
혁신적인 조명 및 센서 솔루션 분야의 세계적인 선도기업인 ams OSRAM(한국 대표 심한섭, SIX: AMS)은 자사의 첨단 디지털 포토닉스 기술을 통해 휴머노이드 로봇이 주변 환경을 정확하게 인식하고, 물체를 정밀하게 다루며, 사람과 자연스럽게 소통할 수 있도록 지원한다고 밝혔다.
AI와 머신러닝의 발전으로 휴머노이드 로봇은 사물을 식별하고 복잡한 지시를 수행하며 자연어에 반응할 수 있게 됐다. 그러나 가정과 병원, 업무 공간처럼 사람을 중심으로 설계된 환경에서 활용되려면 안전하게 이동하고, 인간의 손에 맞게 만들어진 도구와 물체를 정밀하게 다룰 수 있는 감각 능력이 필요하다.
욜 그룹(Yole Group)의 2026년 시장 및 기술 동향 보고서에 따르면 휴머노이드 로봇 시장은 2025년 6억달러에서 2035년 510억달러 규모로 성장할 전망이다. 보고서는 로봇의 감각 능력 향상을 이러한 성장을 이끄는 핵심 요인으로 제시했다.
휴머노이드의 감각을 강화하는 다양한 디지털 포토닉스 기술
ams OSRAM의 직접 비행시간 측정 방식(Direct Time-of-Flight) 적외선 거리 센서인 dToF 센서는 주변 물체까지의 거리를 정밀하게 측정해 로봇이 사람이나 물체와의 충돌을 피하도록 지원한다. 최신 TMF8829 dToF 센서는 로봇이 주변의 의자와 테이블, 사람 등을 식별할 수 있도록 주변 공간을 48×32픽셀의 거리 정보로 표현한 이미지를 생성한다.
이 거리 정보를 카메라 영상 및 AI와 결합하면 로봇은 주변 환경의 3D 지도를 만들고 물체를 식별하며, 사람과 반려동물로부터 적절한 거리를 유지하면서 안전한 경로로 이동할 수 있다. dToF 센서는 비전 카메라보다 저렴해 로봇 손의 여러 위치에 배치할 수 있으며, 팔다리와 주변 사람 또는 물체 사이의 거리를 실시간으로 측정해 물체를 보다 안전하게 조작하도록 지원한다.
광학식 힘 센서는 로봇의 ‘피부’와 같은 표면 바로 뒤에 배치돼 1마이크론 수준의 미세한 변형까지 감지함으로써 힘을 정밀하게 측정한다. 이를 통해 음식을 준비하는 작업이나 깨지기 쉬운 물체를 취급할 때처럼 세밀한 힘 조절이 필요한 작업을 지원할 수 있다.
이 센서는 충분한 표면 변형이 가능하고 근적외선을 반사할 수 있다면 금속을 포함한 다양한 소재에 적용할 수 있다. 일부 플라스틱 재질과 같은 반투명 소재 뒤에 배치하면 최대 30cm 거리에서 접근하는 물체나 기본적인 제스처도 인식할 수 있다.
광학식 힘 센서는 다른 저항식, 정전용량식 또는 압전식 방식에 비해 더 견고하고 신뢰성이 높으며 통합이 훨씬 간단하다. 또한 표면 소재와 전기적 연결이 전혀 필요 없어 전자기 간섭(EMI)과 정전기 방전(ESD)의 영향을 받지 않으며, 크기가 작고 확장성이 뛰어나 로봇의 각 손가락에 통합하여 로봇의 촉각 감지 능력을 향상시킬 수 있다.
가시광 및 적외선 LED, 주변광 센서와 구조광 기술은 로봇의 시각 기능을 보완한다. 주변광 센서는 현장의 조명 조건에 맞춰 카메라 작동을 최적화하며, 구조광 이미터는 표면에 점 패턴을 투사해 바닥의 미세한 굴곡과 변형을 감지한다. 이를 통해 이족 보행 로봇이 고르지 않은 바닥에서도 균형을 유지하도록 지원할 수 있다.
ams OSRAM의 능동 분광 솔루션은 이미터와 광검출기를 결합해 물질 고유의 분광(스펙트럼) 특성을 감지한다. 이를 활용하면 휴머노이드 로봇이 직물과 같은 물체의 소재 구성을 분석하거나 공기 중 눈에 보이지 않는 기체 오염 물질을 감지할 수 있다.
감각을 넘어 의사소통까지 지원
빛은 로봇이 주변을 인식하는 수단인 동시에 사람과 소통하는 수단이기도 하다. 로봇은 바닥에 컬러 빛을 투사해 이동하려는 경로를 표시하거나 작업 정보와 위험 구역을 알리는 경고 신호를 전달할 수 있다. 광학 신호의 조정은 OSP(Open System Protocol)에 의해 지원된다. OSP는 여러 LED 및 기타 장치를 연결 및 제어하기 위한 표준 인터페이스로, OSP 호환 LED 드라이버에 의해 뒷받침된다.
EVIYOS™ 플랫폼은 수천 개의 마이크로LED를 개별적으로 제어해 문자와 아이콘, 이미지 및 기타 기호를 주변 표면에 투사할 수 있도록 한다. ALIYOS™ LED-on-foil 기술은 발광 소자를 로봇 표면의 일부로 통합해 로봇의 ‘피부’ 자체가 발광체 역할을 하도록 구현할 수 있다.
컬러 LED는 비언어적이면서도 인간적인 의사소통에도 활용될 수 있다. 예를 들어, 휴머노이드가 실수를 했을 때 당황한 표정을 나타내기 위해 얼굴에 붉은빛을 비추는 식이다. 휴머노이드 로봇이 가정이나 직장에서 사람들에게 받아들여지는 것은 중요한 과제이다. 로봇과 일종의 정서적 유대감을 형성하는 능력은 로봇 자동화의 실용적·경제적 이점만큼이나 이 과정에서 중요한 요소가 될 수 있다.
ams OSRAM의 디지털 포토닉스 기술은 휴머노이드 로봇이 인간 중심의 환경에서 더욱 안전하고 정밀하게 작동하고, 사람과 보다 자연스럽게 상호작용할 수 있도록 지원함으로써 휴머노이드 로봇의 활용 확대에 기여하고 있다.
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