▲ 3D 매핑 작업을 수행하는 무인 선박(사진-프라운호퍼 IBS)
독일 프라운호퍼 광학ㆍ시스템기술ㆍ이미지 활용연구소(Fraunhofer Institute of Optronics, System Technologies and Image Exploitation, 약칭 프라운호퍼 IOSB) 연구팀이 강, 호수, 항구 등 수역의 상태를 자율적으로 조사하고, 3D 지도를 생성할수 있는 무인 선박시스템을 개발했다고 밝혔다.
연구팀에 따르면 수로지도는 수로의 깊이, 토양과 제방의 상태, 수면 바닥 구조, 인접한 토지, 항만 시설과 교량 구조, 수로의 상태 등 중요한 정보를 제공한다. 이런 지도들은 관계 당국에 의해 만들어지고 정기적으로 업데이트되어야 한다. 하지만 측량 및 지도 제작 전문가들의 도움을 받아 수동으로 작업을 진행해야하기 때문에 비용과 시간이 많이 들어간다.
프라운호퍼 IOSB 연구팀은 "강과 호수를 위한 반자동 내비게이션"을 의미하는 ‘TAPS 프로젝트’의 일환으로 상업용 무인선박(USV) 기반의 3D 매핑 시스템을 개발했다. 이 무인선박 시스템은 육지에 위치한 중앙 관제소에 연결돼 있으며, 모든 유형의 내수면과 주변 환경에 관한 3D지도를 작성할 수 있도록 해준다. 수면 위, 아래를 모두 측량할 수 있으며, 최대 100m 수심까지 측량 가능하다.
무인선박은 GPS, 가속도 및 각속도 센서(angular rate sensor), 도플러 속도 로그(doppler velocity log) 등 센서를 활용해 자율적으로 이동할 수 있다. 수면 위를 매핑하기 위해선 레이저 스캐너와 카메라를 주로 활용한다. 여기에 프라운호퍼 IOSB에서 개발한 매핑 소프트웨어를 접목해 주변 환경에 관한 고정밀 3D 모델을 재구성한다. 수중 매핑은 멀티 빔 소나의 도움을 받아 이뤄진다.
▲ 3D 매핑 과정
연구팀은 "우리의 내비게이션 시스템은 사용자가 매핑할 영역만 지정하면 반자동으로 이뤄진다. 측량 프로세스 자체는 완전히 자동화되어 있으며, 마우스를 몇 번 클릭하는 것만으로 데이터 평가가 이뤄진다. 우리는 지도 제작과 자율주행에 필요한 소프트웨어 모듈을 자체 개발했다“고 말했다.
임무 수행 과정에서 무인선박은 레이저 스캐너와 음파 탐지기로 장애물을 인식하고, 자율적으로 회피한다. 주변을 이동하는 선박 등 동적 물체들에 대한 3D 모델이 실시간으로 생성되며, 고정밀 3D 모델을 통해 이동 물체를 피하면서 물의 바닥면과 수면 위의 장면을 모두 캡처할 수 있다.
장길수 ksjang@irobotnews.com
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