M2는 대규모 실내 공간의 디지털 트윈 데이터를 효율적으로 제작하기 위해 개발한 매핑 로봇입니다. 기존 버전인 M1이나 M1X에 비해 많은 것들이 변했지만, 네이버랩스에서 이 로봇이 차지하는 상징성 만큼은 여전합니다.
히스토리
네이버랩스의 디지털 트윈 디바이스는 크게 실내 매핑 로봇인 M시리즈, 도로 MMS (mobile mapping system)인 R시리즈, 복합 지형을 위한 T시리즈가 있습니다. 그 중 가장 먼저 제작된 것이 M시리즈입니다.
M시리즈의 첫번째 모델인 M1은 네이버 최초의 로봇이기도 합니다. 우리가 가장 먼저 제작한 로봇이, 다른 로봇들을 위한 고정밀 지도를 제작하는 로봇이었다는 점은 상당한 시사점을 가지고 있습니다. 여전히 네이버랩스에서 개발하는 다양한 프로젝트의 시발점에 다양한 공간의 디지털 트윈 데이터가 있기 때문입니다.
M1 다음 버전인 M1X는 상당 기간 인천공항, 현대백화점, 코엑스 등 다양한 대규모 공간에서 디지털 트윈 세계를 구축해 왔는데, 이 경험을 통해 센서 구성이나 구동 방식을 크게 개선한 것이 M2입니다. M2의 특징은 다음과 같습니다.
변화하는 시점 높이
리프트 : 이번 M2 디자인에서 가장 특징적인 부분은, 데이터 수집 시점이 변경 가능해졌다는 것입니다. 이를 위해 리프트 설계가 적용되었습니다. 예를 들어 서비스 로봇을 위한 매핑을 위해서는 낮은 시점의 데이터를, AR 내비게이션처럼 사람을 위한 매핑을 위해서는 높은 시점의 데이터 수집이 가능합니다. 이 방식은 데이터의 정확도와 활용도를 크게 개선했습니다.
이동성의 강화
Double Ackermann steering : M2는 주행 능력과 커버리지 강화를 위해 double Ackermann steering을 적용했습니다. 과거 M1은 Mecanum wheel 기반 omni-directional을, M1X는 Differential driving 주행 방식을 택했는데 이때 발견한 다수의 제약점들을 해소하였습니다. 또한 회전 반경이 커서 실내 환경에서의 주행에 제약이 발생할 수 있는 Ackermann steering 조향 방식의 한계도 극복했습니다. 실외에서는 완충장치(air-suspension)와 4 wheel drive 방식을 더해 다양한 환경에서의 주행 안정성을 높였습니다.
개선된 데이터 품질
M2의 센서 구성은 M1X와 동일하지만, 센서의 성능과 획득 데이터의 품질이 크게 향상되었습니다. M2는 기존의 실내 공간 데이터 획득을 넘어 실내와 실외를 아우르는 데이터 수집을 수행하기 때문에, PCD 뿐만 아니라 VL 데이터 역시 환경 밝기에 따라 능동적으로 대응하며 고품질의 VL 데이터를 수집할 수 있습니다. 기존 M1X 대비 signage & marker 데이터, low & high position 데이터, IMU (inertial measurement unit) & VIO (visual inertial odometry) 데이터, RTK (real time kinematic) GPS 데이터 등이 추가로 혹은 개선된 포맷으로 획득할 수 있게 되었습니다.
모듈화를 통한 확장성
센서 모듈화 : 센서 적용이 용이한 전장을 설계하고, 독자적 컨트롤러를 개발하여 모듈화를 구현하였습니다. 기술 발전이나 시스템 업그레이드, 센서의 단종이나 추가 등의 다양한 상황에 유연하게 대응이 가능하고, 안정화와 유지보수도 용이합니다.
확장과 공유 : HW 기능별로 물리적 모듈화, 전체 시스템 설계 모듈화를 통해 각 HW/SW 모듈들을 별도 개발하였습니다. 이를 통해 다양한 프로젝트에서 M2를 활용할 수 있도록 하였습니다.
운용 노하우에서 찾은 디테일한 특성들
기존 M시리즈 중 운영 환경이 가장 넓어졌기 때문에, 이에 대응하는 안정성 요구가 있었습니다. 기기 운행 시 초음파 센서를 이용한 soft bumper, 전후방 카메라를 통한 장애물 감지가 장착되었으며, 안내 메시지와 조명 등을 통한 상태 알림으로 안전성을 강화했습니다.
매핑 로봇은 외력에 변형되지 않는 강체(rigid body) 구조를 갖는 것이 데이터 품질 향상에 유리합니다. 센서 모듈 및 본체의 강성을 높이고 체결 구조를 개선하였으며, 이동시 발생하는 충격을 서스펜션이 흡수하도록 설계했습니다.
주요 시스템
ARC 시스템 연동 (powered by NAVER CLOUD PLATFORM) : ARC는 네이버랩스에서 개발한 멀티 로봇 인텔리전스 시스템으로, 멀티 로봇을 제어하고 빌딩 인프라와 연동하기 위한 ARC brain, 디지털 트윈 데이터와 측위 알고리즘을 제공하는 ARC eye로 구성되어 있습니다. M2는 ARC eye와 연동되어 있습니다.
시스템 구성에 있어 debug가 불가하거나 제한되는 영역을 최소화했습니다.
앞으로의 계획
M시리즈는 네이버 디지털 트윈 기술의 마스코트와 같습니다. 앞으로 다양한 랜드마크를 대상으로 현실 공간을 디지털 세계에 복제하는 일을 할 것입니다. 여기에 R시리즈나 T시리즈도 함께할 것입니다. 궁극적으로 네이버랩스에서 만들고 있는 것은 아크버스라는 디지털 트윈 기반 융합 생태계입니다. 서비스 로봇, 자율주행, 스마트 빌딩, 스마트 시티에 이르기까지 새롭고 다양한 서비스들이 이 곳에서 시작될 것입니다.