▲ 출처=freepik  © 특허뉴스

전 세계적으로 고령화가 가속화됨에 따라 노인과 장애인을 돌보는 데 가정용 로봇인 집사 로봇의 필요성이 부각되고 있다. 이는 고령자들의 일상적인 생활 활동을 돕고 독립성을 유지하는 데 중요한 역할을 하기 때문이다. 

 

가정용 로봇은 집안일의 부담을 줄이고, 사용자의 시간과 에너지를 절약해 줄 뿐 아니라 로봇 청소기와 같은 제품은 이미 많은 가정에서 필수품으로 자리 잡았다. 또한 가정용 로봇은 가정 보안 및 경비 시스템으로 사용되어 외부 침입자를 감지하고 긴급 상황에서 알림을 보낼 수 있고, 반려동물과 자녀의 안전 및 놀이 도우미 역할도 수행한다. 예를 들어, 로봇이 반려동물의 건강 상태를 모니터링하거나 아이들을 안전하게 돌보는 기능을 제공한다.

 

일상생활에서 가정 내 다양한 활동을 지원하거나 자동화하는 목적으로 설계된 로봇이 바로 집사 로봇이다. 이 로봇들은 청소, 경비, 요리, 물품 운반, 반려동물 돌보기, 노인 및 장애인 지원 등 다양한 기능을 수행할 수 있도록 설계되었다. 특히, 인공지능(AI) 기술의 발전으로 인해 가정용 로봇은 점점 더 정교하고 효율적인 서비스를 제공할 수 있게 되었으며, 로봇 시장에서 중요한 축을 차지하고 있다.

 

가정용 로봇 시장의 성장은 로봇기술의 발전에서 기인했다고 봐도 무방하다. 가정용 로봇은 AI와의 결합을 통해 자율성, 인식 능력, 그리고 예측 능력이 강화되고 있다. 음성 인식과 이미지 인식 기술이 발달하면서 가정 내에서 사람과 자연스럽게 상호작용할 수 있는 로봇이 개발되고 있고, 로봇 공학의 발전으로 이동성과 자율 주행 기능을 가진 로봇들이 늘어나고 있으며, 다양한 센서와 카메라가 로봇에 탑재되어 환경 인식이 뛰어나고 복잡한 작업을 처리할 수 있다.

 

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로봇 청소기, 로봇 애완동물, 스마트 보안 로봇 등 다양한 가정용 로봇 제품이 상업적으로 성공을 거두고 있으며, 가정용 로봇 시장은 2024년부터 급속히 확대되고 있는 추세이다. 가정용 로봇은 사물인터넷(IoT)과 5G 기술을 이용해 실시간으로 데이터를 처리하고 빠르게 의사결정을 내리는 것이 가능해져 가정용 로봇의 효율성이 극대화되고 있다.

 

삼성전자가 개발한 가정용 로봇 '볼리(Ballie)'는, 2020년 CES에서 처음 공개되었다. 주행하면서 집안의 반려동물과 상호작용하고, 집안일을 도와주는 기능을 갖추고 있다. LG전자가 개발한 AI 기반 가정용 로봇 'AI홈 허브'는, 다양한 가전 제품을 연결하여 제어할 수 있으며, 어린이와의 상호작용 및 맞춤형 케어 서비스를 제공한다.

 

가장 대표적인 청소 로봇인 아이로봇 '룸바'는, 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며 자동으로 바닥을 청소하는 능력을 갖추고 있고, 소니에서 개발한 로봇 애완동물 ‘애니보(Aibo)’는, 주인의 말에 반응하고 감정을 표현하며, 실제 반려동물처럼 교감할 수 있는 로봇이다.

 

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이처럼, ▲바닥의 먼지 등 집안의 이물질을 자동으로 수행하는 ‘청소로봇’, ▲집안을 순찰하며 이상 징후를 감지하고, CCTV와 연동되어 경비 시스템을 강화할 수 있는 ‘보안로봇’, ▲약물 투여, 휠체어 지원, 감시 및 응급 알림 기능 등을 제공하며 노인과 장애인을 돌보는 데 사용되는 ‘간호로봇’, ▲주방에서 요리를 도와주거나 간단한 식사 준비를 하는 데 사용되는 ‘요리로봇’, ▲AI 기술을 접목해 음성 인식을 통해 가전제품을 제어하거나 사용자와의 간단한 대화를 수행하는 ‘대화형로봇’ 등 가정용 로봇의 사용처는 점차 증가하고 있다. 

 

최근 독일 베를린에서는 ‘유럽 최대 가전 전시회’라 불리우는 ‘IFA 2024’에서도 참관객들의 많은 관심을 끈 기술 분야가 ‘집사 로봇’이다. 우리나라의 삼성전자와 LG전자는 물론 중국의 다수 기업들이 제각기 집사 로봇과 기술을 소개했다. 

 

해외리서치 기업인 ‘글로벌마켓인사이트’에 따르면, 집사 로봇을 비롯한 가정용 로봇 시장 규모가 지난해 100억 달러에서 2032년에는 530억 달러로 약 5배 가량 성장할 것으로 내다봤다. 모든 산업을 관통 중인 AI 기술과의 융합으로 집사 로봇과 가정용 로봇 개발 경쟁은 더욱 가속될 것으로 예상된다. 

 

2020년 특허출원한 삼성전자의 ‘볼리’는 볼리의 바퀴, 구동체에 대한 특허로 로봇의 구동 및 밸런스를 관리하기 위한 구동 제어부와 중심 제어기로 구성되어 있다. 이 구동체는 롤링부터 U턴, 가속과 정지 등 다양한 모션을 자유자재로 구사할 수 있다. 특히, 몸체에 관성이 작용하는 상황에서 몸체의 잔진동과 떨림을 제거하여 로봇의 주행 안정성을 더욱 향상시켰다.

 

▲ ▲이동 로봇(출처=원텔립스, 10-2020-0067979)  © 특허뉴스

삼성전자는 이 구동체 특허 개발 이후 완성형에 가까운 구동체 특허들을 지속해서 출원했다.

2022년도에 출원한 특허는 볼리의 장애물 탐지와 승월 기능을 대폭 개선한 특허로 볼리가 문턱이나 장애물을 잘 넘을 수 있도록 설계됐다.

 

▲ ▲주행이 가능한 소형 로봇 및 이의 제어 방법(출처=원텔립스, 10-2022-0128704)  © 특허뉴스

보통 구 형태의 로봇은 특성상 장애물을 넘을 때 주행 방향의 반대로 전복되는 경우가 많은데, 삼성전자는 이를 방지하고자 360도를 감지하는 센서를 장착해 볼리가 임계 거리 내에 존재하는 장애물을 식별할 수 있도록 개발했다. 이 특허는 완벽한 집사 로봇으로서의 발전 가능성을 엿볼 수 있는 특허로 보인다. 

 

집안에 혼자 남겨질 반려 동물을 위해 볼리가 친구가 되어주도록 설계된 특허도 있다. 삼성전자는 강아지를 비롯한 반려 동물들이 냄새에 반응하여 흥미를 보이는 데 착안하여 볼리에 냄새 물질을 보관하는 보관함을 장착했다.

 

▲ ▲이동 로봇 및 이의 제어 방법(출처=원텔립스, 10-2022-0011742)  © 특허뉴스

볼리가 냄새를 풀풀 흘리며 돌아다니면 냄새를 맡은 반려 동물들이 볼리를 졸졸 따라다니게 만들어 반려 동물 집사로서의 역할을 해낼 수 있게 만드는 기술이다. 

 

IFA 2024에서는 LG의 집사 로봇인 ‘AI홈 허브’도 공개됐다. LG전자는 AI홈 허브로 AI와 일상 언어를 이용해 편리하게 소통하고 단순한 가전 제어부터 다양한 서비스까지 구현할 수 있다.

 

AI홈 허브는 LG전자의 AI 에이전트 ‘퓨로’를 탑재해 바퀴와 자율 주행 기술로 움직이는 로봇으로, 음성과 음향, 이미지 인식을 접목한 멀티모달 센싱 능력과 어린이 맞춤 케어 서비스까지 갖추고 있다.

 

LG전자는 AI홈 허브를 ‘로봇’이라는 간단명료한 이름의 특허로 출원했다. 이 로봇은 크게 로봇 본체와 본체에 결합되는 팔과 다리로 구성되어 있으며 다리가 결합되는 본체부에는 회전에 대응할 수 있도록 평형추가 들어가 균형을 유지하도록 개발됐다. 

 

▲ ▲로봇(출처=원텔립스, 10-2023-0054228)  © 특허뉴스

그렇다면 LG전자의 AI홈 허브는 어떤 기술이 장착되어 있을까? 먼저 AI홈 허브의 이동 방법에 관한 기술특허로, 로봇의 장애물이 존재하는 경우에 적절한 로봇의 이동 대응 방법기술이다. AI홈 허브에는 3세트, 총 6개의 바퀴로 주행하는데 다수개의 바퀴에 무게 중심이 분산되어 있어 로봇의 전방에 낭떠러지거나 장애물이 있다고 판단되면 급히 방향을 전환하더라도 넘어지는 문제가 발생하지 않는다. 또 LG전자는 팔과 다리를 제어하여 로봇의 높이를 낮춰 로봇보다 낮은 틈 사이에도 스스로 높이를 낮춰 통과할 수 있도록 설계했다.

 

▲ ▲로봇 및 로봇의 제어 방법(출처=원텔립스, 10-2022-0167553)  © 특허뉴스

IFA 2024에는 우리나라의 삼성과 LG 외에도 수많은 중국 기업들이 가정용 로봇들을 공개했다. 디자인은 우리나라 기업들의 로봇들과 비슷했지만 기술력은 꽤 준수했다는 평가가 많았다. 가정용 로봇시장의 성장과 함께 중국 기업들의 거센 도전도 예상되는 만큼 지식재산권으로 무장한 가정용 로봇기술이 필수적으로 보인다. 

 

앞으로 가정용 로봇은 더욱 지능화되고 다양화될 것으로 보인다. AI와 로봇 공학의 발전으로 인해 가정 내의 다양한 작업을 수행하는 다목적 로봇들이 늘어날 것이며, 특히 맞춤형 서비스와 인간과의 상호작용이 더욱 자연스러워질 것이다. 또한 고령화 사회에서 노인 및 장애인을 지원하는 로봇의 수요도 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 

 

한편, 가정용 로봇은 우리의 삶의 질을 향상시키고, 미래의 스마트 홈을 완성하는 중요한 구성 요소로 자리 잡을 것으로 보인다. 

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