[테크월드=김지윤 기자] 로봇과 청소기의 만남, 로봇청소기. 켜 두기만 하면 알아서 집안 구석구석을 청소한다. 로봇청소기가 길을 찾고, 장애물을 피할 수 있는 이유는 무엇일까?
길 찾기의 원리 '슬램'
로봇공학에서 ‘슬램(SLAM)'이라고 불리는 기술은 'Simultaneous Localization And Mapping'의 약어로 '동시적 위치추정과 지도작성'이라는 뜻이다. 즉 기계가 임의 공간에서 이동하면서 주변을 탐색하고, 현재 공간의 지도를 작성하며 자신의 위치를 파악하는 기술이다.
로봇청소기 상단에 장착된 카메라는 천장이나 벽면을 찍으며 밝고 어두움, 또는 무늬가 있는 등의 특징을 구별해낸다. 실내 벽면을 각각의 특징을 갖춘 수많은 구획으로 구분하고, 좌표 구간을 설정해 지도를 만든다. 로봇청소기가 거실과 방을 여러 차례 돌아다니면서 같은 행위를 반복하는 동안 지도는 점점 정교해진다. 이후 로봇청소기는 구체적인 좌표를 바탕으로 자신의 위치를 정확히 유추할 수 있게 된다. 따라서 이 기술이 로봇청소기가 방과 거실, 부엌을 자유롭게 오갈 수 있게 되는 이유이다.
장애물 탐지는 '적외선' 활용
로봇청소기는 적외선을 통해 장애물을 탐지한다. 적외선을 이용하는 방식엔 크게 세 가지가 있다. 광량, 시간, 삼각측정이다. 광량은 돌아오는 적외선량을 측정하는 것으로 장애물이 적외선 센서로부터 멀리 떨어져 있을수록 반사돼 돌아오는 적외선 양은 감소한다. 이를 측정해 장애물과의 거리를 측정할 수 있다. 적외선이 장애물에 반사돼 돌아오는 시간을 측정해도 거리를 구할 수 있다. 삼각측정은 적외선을 전방에 수평으로 쏜 후, 장애물에 맞고 반사되는 적외선이 로봇청소기의 거울 센서에 맺히는 거리로 위치를 추적하는 기술이다.
로봇청소기에게는 아마 계단이 가장 위험할 것이다. 굴러 떨어지면 고장날 수 있으며 사람이 다칠 수도있다. 이를 방지할 절벽 센서도 적외선이 활용된다. 로봇청소기는 표면을 향해 지속적으로 적외선 신호를 쏴서 바닥과의 거리를 측정한다. 신호가 즉시 반향되지 않으면 로봇은 계단이나 절벽에 도달했다고 판단하고 방향을 바꾼다.
배터리가 떨어진 로봇청소기가 도킹 스테이션으로 되돌아오는 데에도 적외선이 활용된다. 도킹 스테이션은 로봇청소기를 불러들이기 위한 적외선을 쏜다. 로봇청소기의 감지센서는 보통 900~1,000 나노미터(㎚) 파장의 적외선에 반응한다. 감지센서는 가시광선에선 아무런 동작을 취하지 않다가, 특정 파장을 지닌 적외선을 인식하면 신호를 출력하기 시작한다. 도킹스테이션은 이후 3개 정도의 다른 패턴을 지닌 적외선을 쏘는데, 로봇청소기는 이를 길잡이로 도킹스테이션 위치를 찾아가게 된다.
로봇청소기에 스마트한 기술들이 더해지면서 가정용 이외 유리창용, 수영장용 로봇청소기 등이등장하고 있다. 앞으로 우리의 손길이 닿기 어려운 곳까지 알아서 청소해줄 수 있는 능력있는 로봇청소기들이 많이 등장하길 기대한다.
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