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자동차/로봇 무인 창고의 열쇠는 ‘자동 운반 로봇’

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2019-10-01 15:50:00
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노동력 부족이 심각한 물류ㆍ창고 업계에서 인력 감소ㆍ무인화를 꾀하고자 하는 움직임이 가속화되고 있다. 특히 힘이 든다는 피킹 작업에 있어서는 자동 운반로봇의 활약이 눈에 띄게 증가하고 있다.

 

무인 창고의 열쇠를 지닌 것은 자율주행 기술과 로봇 기술이다. 그 개발 상황 및 도입 상황 등을 소개한다.

 

■ 무인 창고의 개발 상황

 

무인 창고ㆍ인력 감소 기술의 역사는 오래 되었으며, 컨베이어 벨트의 도입 등이 그 일례에 해당한다. 최근에는 ICT나 인공지능(AI), 로봇 기술 등을 사용함에 따라 개발이 가속화되고 있어, 화물의 반입 및 반출, 포장 등 일련의 작업을 기계화하여 배송과 관련된 창고 자체의 무인화 기술이 도입되기 시작되었다.

 

특히 창고 내부 작업 중에서 과도한 육체노동으로 손꼽히는 피킹 작업(주문에 따라 해당하는 짐을 찾아 모으는 작업)을 무인화ㆍ기계화하는 무인 운반차(AGV)에 대한 수요가 높아, 자율주행 기술을 사용하는 로봇의 개발이 활발해져, 도입 사례도 증가하고 있다.

 

AGV에는 자율적으로 개별 화물을 선별ㆍ운반하는 유형, 선반별로 운반하는 유형, 선반과 일체화된 시스템을 구축하는 유형 등 다양한 종류가 있어, 상품 관리 시스템 등과 연계하여 스마트화ㆍ무인화를 추진하고 있다.

 

입고부터 출고까지의 모든 행정을 무인화한 창고는 아직 많지 않지만, AGV를 비롯한 창고 전체의 일체적인 스마트화는 크게 발전되었으며, 개발 회사들도 본격적인 연구에 착수한 상황이다.

 

■ 무인 창고 및 자율주행 로봇을 개발하는 기업

 

1. 경동집단(중국) : 5G 스마트 물류 모델 센터 = 물류 거점

 

2017년에 입고 및 검품, 포장, 출고 등의 모든 과정을 스마트화한 ‘무인 창고’를 세운 중국의 EC 대기업인 경동집단은 2019년 3월, 물류 자회사인 경동물류가 중국 최초로 ‘5G 스마트 물류 모델 센터’를 상하이(上海) 쟈딩(嘉定)구에 건설하여, 올해 안에 운영을 시작할 것이라고 발표하였다.

 

5G(제5세대 이동 통신 시스템) 기술을 활용하여 AI, IoT, 자율주행, 로봇과 같은 스마트 물류 기술과 설비를 융합한 스마트 물류 시설에서 사람, 기계, 자동차, 설비를 연계하여 자율주행ㆍ자동 장치ㆍ자동 검사 시스템ㆍ휴먼 인터페이스를 통해 설비 전체를 관리하고, 5G 기술을 사용한 물류 응용 모델을 구축할 것이라고 한다.

 

디지털화된 창고에서는 5G 기술에 의한 자동 입고ㆍ출하 상황 조회, 실시간 재고 관리, 창고와 로봇의 원활한 통합, AR 작업, 화물 추적을 실시한다.

 

2. 차이냐오 네트워크(중국) : 자율주행 파크 = 물류 거점

 

알리바바의 산하에 있는 물류회사 “챠이나오 네트워크(Cainiao Network)”가 2019년 2월에 중국ㆍ청두(成都)시에서 자율주행 파크를 가동하기 시작하였다. 이 시설에서는 무인 물류차가 작업의 주역이며, 대부분의 창고 업무가 클라우드 서비스를 이용한 지령을 통해 이루어진다.

 

동사는 2018년에 중국의 대형 택배회사인 위안퉁쑤디와 절강성의 배송 센터 안에서 슈퍼로봇 장치 센터를 가동하였으며, 그밖에도 대형 택배회사인 ZTO에 출자를 하는 등 물류의 통합적인 스마트화를 추진하고 있어, 창고 내의 AGV를 비롯하여 배송에 이르기까지의 모든 공정을 무인화하기 위해 개발을 강화하고 있다.

 

3. Amazon(미국) : Amazon Robotics = 물류 거점

 

EC(전자상거래)의 대기업인 미국 Amazon이 추진하는 로봇을 활용한 물류 거점 “Amazon Robotics(아마존 로보틱스)”. 자율주행 로봇 ‘Drive’가 운반이 가능한 선반을 이동시키는 구조로서, 일본 국내에서도 아마존 가와사키 FC(풀필먼트 센터)를 시작으로, 아마존 이바라키 FC, 아마존 가와구치 FC(2019년 9월 가동 예정), 아마존 교타나베 FC(2019년 10월 가동 예정)에도 최신형 Amazon Robotics를 도입하였다.

 

기존의 Drive의 중량은 145kg였지만, 최신형은 136kg으로 줄어들었고, 적재 가능 중량은 340kg에서 567kg으로 증가되었다.

 

2019년 1월에는 운송 로봇 개발 등을 추진하는 프랑스 기업 Balyo에 대한 투자와 제휴를 발표하여, 개발력을 강화할 방침을 세웠다.

 

4. AutoStore AS(노르웨이) : AutoStore = 로봇

 

노르웨이의 AutoStore AS사가 추진하는 자동창고형 피킹 시스템 “AutoStore(오토 스토어)”. 격자 형태로 짜여진 입체적인 그리드 안에 빈(전용 컨테이너)이 빼곡이 격납되어, 그 위를 종횡무진 달리는 로봇이 작업자가 기다리는 포트로 해당 빈을 운반하는 구조이다.

 

통로가 불필요하며, 길이 60 × 폭 40 × 높이 20~31cm인 컨테이너를 최대 16~24단까지 쌓을 수 있기 때문에, 창고 안의 공간을 최대한 활용할 수 있다. 선반을 평평하게 놓는 경우보다 2~3배 정도 더 많은 수납이 가능하다.

 

작업자가 직접 걸을 필요 없이 정해진 지점에서 피킹ㆍ보충할 수 있으며, 입고와 출고를 반폭하면서 빈도가 높은 물품이 위쪽에 집약되어, 입출고에 걸리는 시간도 자연스럽게 단축할 수 있다. 빈을 입출고하는 로봇은 X, Y 방향으로 자유롭게 주행하며, 충전 스테이션에서 스스로 배터리를 충전한다.

 

일본에서는 산업용 기기 등을 제조ㆍ판매하는 주식회사 오마쿠라가 동사와 판매 계약을 맺어, 2014년부터 취급하고 있다. 2016년에 니토리 그룹의 물류회사인 홈 로지스틱스가 처음으로 도입하여, 하루에 50명의 인력 감소, 작업 효율(생산성) 3.75배 향상, 재고 면적 40% 감소를 꾀하고 있다. 그밖에도 헬스케어 관련 제품을 취급하는 존슨 앤 존슨 등도 오토 스토어를 도입하고 있다.

 

2019년 2월에는 오토 스토어의 새로운 시리즈 “Black Line(블랙 라인)”도 취급하기 시작하였다. 신형 로봇은 배터리를 자동으로 교환하는 방식을 채용하여, 충전 시간을 따로 들이지 않아도 되기 때문에 24시간 내내 풀가동할 수 있다. 또한 더욱 큰 빈을 입출고할 수 있는 고성능 로봇 “B1”이나 작업자가 빈이 도착하기를 기다리는 시간을 감소시키는 워크 스테이션 “릴레이 포트”, 모든 방향으로 움직일 수 있어 로봇이 혼잡해지지 않도록 하는 그리드 등을 갖추고 있다.

 

 

5. GreyOrange(싱가포르) : Butler = 로봇

 

인도에서 시작하여 싱가포르에 본사를 두고 있는 스타트업 기업인 GreyOrange가 개발한 물류 로봇 시스템 “Butler(버틀러)”. 물류 센터의 바닥을 이동하는 로봇이 운반이 가능한 선반의 밑으로 들어가 작업자에게 선반별 상품을 전해주는 구조로서, 전용 이동식 선반(MSU), 피킹 및 입고를 실시하는 워크 스테이션(PPS), 로봇이 자율적으로 충전하는 오토 차지(ACDS), 시스템 전체를 제어하는 소프트웨어(WCS), 이렇게 5가지로 구성되어 있다.

 

WCS는 주문 내용 및 출하 빈도를 AI가 실시간으로 분석하여 피킹 작업의 순서를 설정하여 최단시간 안에 작업을 완료할 수 있으며, MSU의 배치 장소를 출하 빈도에 따라 결정하는 등 상품을 최적으로 배치한다.

 

로봇 본체는 97×67×38cm이며, 전용 랙을 포함하면 500kg까지 적재할 수 있다.

 

 

6. ZMP(일본ㆍ도쿄도) : CarriRo = 로봇

 

로봇 벤처기업인 ZMP가 추진하는 물류 지원 로봇 “CarriRo(캐리로)”. 조이스틱으로 조작할 수 있는 드라이브 모두와 베이컨(발신기)을 자동으로 따라가는 추종 모드를 가진 대차형 물류 지원 로봇으로서, 2016년 8월부터 일본 국내에 출하되었다.

 

자율 이동 모델인 “CarriRo AD”는 동사가 자율주행 사업에서 길러온 영상 인식 기술을 응용하여 “CarriRo Visual Tracking(특허출원중)”라는 방식으로 자율주행을 실현하고 있다.

 

신형을 개발하는 데 있어서도 적극적이라서, 기존의 2배에 달하는 최대 적재량 200kg에 600kg을 견인할 수 있게 만들어, 최대 운반 중량 800kg을 실현해낸 “CarriRo AD+”와 디지털 피킹 시스템(DPS)와 연계하는 기능을 탑재한 “CarriRo DPS” 등 신형 모델을 계속해서 발표하고 있다.

 

2019년 4월에는 대형 출판사인 토판인쇄와 동사가 공동으로 개발한 무인 물류 시스템이 신 에너지ㆍ산업기술 종합 개발 기구(NEDO)의 물류 실증실험에서 제공되었다는 사실이 판명되었다.

 

 

7. Doog(일본ㆍ이바라키 현) : THOUZER = 로봇

 

2017년에 설립된 로봇 벤처기업 주식회사 Doog도 이동 로봇 개발에 힘을 싣고 있어, 자동 추종ㆍ자동 라인 주행이 가능한 운반 로봇 “THOUZER(싸우저)”을 제품화하였다.

 

화물을 실은 상태에서 작업자뿐만 아니라 대차나 싸우저끼리 따라갈 수도 있다. 라인 주행은 재귀반사 소재의 테이프 등을 바닥에 붙여, 레이저 센서를 통해 라인을 따라 자율주행하는 것으로서, 건물 밖을 포함하여 건물 사이사이를 다닐 수도 있다.

 

본체의 크기는 60×94cm이며, 적재 중량은 최대 120kg이다. 항속거리는 최대 20km, 주행 속도는 최대 7.5km이다.

 

 

8. 파나소닉(일본ㆍ오사카부) : STR-100 = 로봇

 

파나소닉은 2019년 2월에 물류 업계에 도입할 수 있는 자율주행 운반 로봇 “STR-100”을 발매했다. 대차 아래로 들어가 운반하는 로봇으로서, 궤도가 없이도 고정밀 자율주행 및 대상 대차로의 진입ㆍ파지를 자동화할 수 있으며 100대까지 동시에 가동할 수 있다는 것이 특징이다.

 

높이 13cm 정도의 저상형 몸체이지만, 최대 운반 질량은 800kg으로서 출력도 높은 편이다.

 

 

9. 오므론(일본ㆍ교토부) : LD 시리즈 = 로봇

 

전기기기 제조사인 오므론이 추진하는, 스스로 맵을 만들어 움직이는 자동 운반 모바일 로봇. 맵에서 목표지점을 설정ㆍ지시를 내리면, 독자적인 루트 검색 알고리즘에 따라 가장 효율적인 루트를 자동으로 선택한 후 주행한다. 루트 검색은 실시간으로 진행되기 때문에 장해물이 나타나도 자동으로 다른 루트를 찾아 목표지점까지 확실하게 주행한다.

 

창고 등의 통로와 같이 화물이 수시로 변화하는 환경에서는, 천장 조명과 모바일 로봇의 위치를 조합함으로써 더욱 정밀도 높은 위치 인식이 가능한 옵션 “Acuity Localization”도 사용할 수 있다. 최대 100대의 모바일 로봇의 현재 위치, 가동 상황을 전용 컨트롤러가 항상 파악하여, 배송을 최적의 상태로 관리할 수 있다.

 

최대 적재량은 60kg인 LD-60과 최대 적재량이 90kg인 LD-90 등 몇 가지 플랫폼을 보유하고 있다.

 

10. 히타치제작소(일본ㆍ도쿄도) : Racrew = 로봇

 

취리히 공대에서 스핀오프한 대학에서 출발한 벤처기업 Rapyuta Robotics가 개발한 차세대 클라우드 로보틱스 플랫폼 “rapyuta.io”.

 

동사는 2019년 2월, 일본우편과 사무라이 인큐베이트가 실시한 오픈 이노베이션 프로그램 “POST LOGITECH INNOVATION PROGRAM 2018”의 성과 발표회에서 일본우편의 물류 거점에서의 우체국 내 작업 자동화를 목적으로 하는 실증 실험에 대한 성과를 발표하여, 최우수상을 받았다.

 

실증실험은, 우체국 안에서 ‘대차에서 화물을 소포구분기의 공급 라인으로 내려놓는’ 작업을 로봇암을 통해 자동화하는 것이었다. 그에 더해, 그 전 단계인 “트럭에서 내린 상자가 쌓인 대차를 각 작업 장소로 운반하는” 공정에 있어서도 rapyuta.io 플랫폼을 활용하여, AGV와 로봇암이 협동하는 시스템을 실용화하기 위한 실증실험도 겸하였다.

 

■ 물류의 모든 공정의 무인화가 최종 목표

 

EC를 비롯한 물류, 벤처, 기계 제조사 등 각 회사가 창고의 무인화를 위해 다양한 솔루션을 개발하고 있으며, 특히 AGV에 대한 연구 개발이 눈에 띄게 발전하고 있다.

 

전용 선반과 일체가 되어 가동하는 모델이나 범용 타입 등 종류는 다양하지만, 개발의 최종 목표는 모든 공정을 무인화하는 것이다. 무인 창고에서부터 자율주행에 의한 무인 배송까지의 모든 공정을 확립함으로써, 인력 감소 및 비용 절감, 효율성/정확성 향상과 같은 다양한 부면에서 얻는 이익을 최대화하기 바란다.

 

경동집단과 차이냐오 네트워크를 비롯하여 아마존 등도 창고ㆍ배송을 모두 무인화하고자 개발하고 있다. 이러한 기업들은 모두 EC 사업자이며, 높은 기술력과 함께 스스로가 대량의 상품을 취급하는 창고를 가진 판매 사업자이다. 그렇기 때문에 일관된 개발과 정비를 실현할 수 있는 환경에 있다고 할 수 있다.

 

출처 : https://jidounten-lab.com/u_mujin-warehouse-autonomous

 

관련도서 : [4차 산업혁명 시대의 전략기술인 자율 사물(Autonomous Things)의 기술개발 동향과 비즈니스 전망] 보고서 상세 보기

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