이족 보행 휴머노이드 로봇은 체화된 지능 기술의 정점을 나타냅니다. 인간과 유사한 형태 덕분에 인간의 작업 환경에 자연스럽게 적응할 수 있어 산업 생산, 상업 서비스, 특수 작전 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높습니다. 그러나 이족 보행 구조로 인한 동적 균형 유지의 어려움은 다른 형태의 로봇보다 핵심 제어 시스템에 훨씬 더 높은 요구 조건을 부과합니다. 즉, 인지, 의사 결정, 제어의 완전한 폐쇄 루프를 밀리초 단위로 완료해야 합니다.
여러 차례의 평가와 엄격한 현장 검증을 거쳐 고객은 최종적으로 APQ의 플래그십 지능형 컨트롤러인 TER40J-A6를 차세대 이족 보행 휴머노이드 로봇의 핵심 제어 플랫폼으로 선정했습니다.
고객 과제
극심한 AI 컴퓨팅 수요:이족 보행 휴머노이드 로봇은 환경 인식, 의미 이해, 작업 계획과 같은 복잡한 AI 작업을 수행하기 위해 엣지에서 실시간으로 멀티모달 대규모 모델을 실행해야 하며, 이를 위해서는 수천 TOPS 수준의 AI 성능이 요구됩니다.
동기화된 다중 채널 HD 비디오 획득:로봇이 360도 환경 인식을 구현하려면 여러 대의 HD 카메라가 필요하며, 이를 위해서는 컨트롤러가 다수의 GMSL2 카메라 인터페이스와 GNSS 시간 동기화 기능을 지원해야 합니다.
고속 네트워킹과 실시간 산업 신호의 공존:대규모 데이터 백홀 및 학습 데이터 추출을 위해 10GbE급 네트워킹이 필요하며, 로봇의 모든 관절 모터를 구동하기 위해 EtherCAT 산업용 실시간 이더넷 프로토콜도 지원해야 합니다.
실시간 통합 빅 브레인/스몰 브레인 제어:이족 보행은 극히 짧은 동작 제어 주기를 요구합니다. 기존의 "분리된 빅 브레인과 스몰 브레인" 아키텍처는 통신 지연 시간 때문에 역동적인 이족 보행의 실시간 요구 사항을 충족할 수 없으므로, 통합된 컴퓨팅 및 제어 아키텍처가 필수적입니다.
풍부한 산업 통신 인터페이스:컨트롤러는 관절 서보 모터, 힘 센서, IMU, LiDAR 및 기타 장치와 동시에 인터페이스해야 하므로 다수의 CAN FD 채널, 직렬 포트, GPIO 및 기타 광범위한 인터페이스가 필요합니다.
고강도 작동을 위한 진동 저항성:달리기, 점프, 춤과 같은 역동적인 움직임을 수행하는 동안 이족 보행 휴머노이드 로봇은 강한 진동과 충격에 노출되므로 컨트롤러는 뛰어난 진동 방지 설계와 잠금 인터페이스 구조를 갖춰야 합니다.
APQ 솔루션
빅 브레인과 스몰 브레인 기능을 통합한 2070 TFLOPS의 AI 성능:TER40J-A6는 NVIDIA Jetson Thor T5000 코어 모듈을 탑재하여 최대 2070 TFLOPS(FP4 희소 연산)의 AI 성능을 제공합니다. Jetson AGX Orin 플랫폼과 비교하면 CPU 코어 수가 더 많고 CPU 성능이 약 2~3배 향상된 질적인 도약을 의미합니다. 이러한 수준의 컴퓨팅 성능은 이족 보행 휴머노이드 로봇이 대규모 시각-언어 모델, 다중 모드 인식 모델, 복잡한 작업 계획 알고리즘을 엣지에서 실시간으로 실행할 수 있도록 지원하여 "인식"에서 "의사 결정"에 이르는 엔드투엔드 지능형 처리를 실현합니다.
파노라마 촬영을 위한 8가지 GMSL2 카메라 인터페이스:TER40J-A6는 8개의 GMSL2 카메라 인터페이스를 기본으로 제공하며 GNSS 시간 동기화를 지원합니다. 이 8개의 카메라 인터페이스는 여러 대의 HD 카메라를 직접 연결하여 이족 보행 휴머노이드 로봇이 사각지대 없이 360도 환경을 인식할 수 있도록 합니다. GNSS 시간 동기화는 여러 이미지 스트림 간의 정확한 정렬을 보장하여 SLAM 매핑, 목표물 추적 및 동적 장애물 회피와 같은 핵심 기능에 고품질 데이터를 제공합니다.
빅 브레인/스몰 브레인 분리를 없애는 통합 컴퓨팅 및 제어 아키텍처:젯슨 토르 플랫폼을 기반으로 구축된 TER40J-A6는 인공지능 구현을 위한 플래그십 통합 빅 브레인/스몰 브레인 컨트롤러입니다. 이 제품은 AI 인식 및 의사결정을 위한 "빅 브레인" 역할뿐만 아니라 풍부한 산업용 통신 인터페이스를 통해 실시간 동작 제어를 위한 "스몰 브레인" 역할까지 수행하여 진정한 통합 빅 브레인/스몰 브레인 설계를 실현합니다. 이러한 아키텍처는 기존의 "빅 브레인 + 스몰 브레인" 분리 솔루션에서 발생하는 통신 지연으로 인한 제어 지연을 근본적으로 제거하고, 이족 보행에서 고도의 동적 실시간 제어를 위한 견고한 하드웨어 기반을 제공합니다.
다중 장치 통합을 위한 포괄적인 산업 통신 업그레이드:TER40J-A6는 이족 보행 휴머노이드 로봇 애플리케이션을 위해 인터페이스가 전면적으로 업그레이드되었습니다. 2개의 10GbE 포트와 4개의 독립적인 기가비트 이더넷 포트(일부 기가비트 포트는 EtherCAT을 지원)를 갖추고 있습니다. 10GbE 포트를 통해 대규모 모델 학습 데이터를 신속하게 추출하여 AI 알고리즘의 지속적인 반복 및 최적화를 위한 고품질 자료를 제공할 수 있습니다. 기가비트 포트는 관절 서보 통신, LiDAR 액세스 및 백엔드 통신에 전용으로 사용할 수 있어 혼잡 없이 트래픽을 분리할 수 있습니다. 4개의 CAN FD 채널은 이족 보행 휴머노이드 로봇의 관절 서보 구동 시스템과 직접 연결하여 다축 고정밀 동기 제어를 구현합니다. 2개의 RS232/RS485 포트는 힘 센서 및 IMU와 같은 주변 장치를 안정적으로 연결합니다. 16개의 GPIO 채널은 알람 출력, 상태 표시 및 기타 액추에이터 인터페이스 확장을 용이하게 합니다. 추가적인 I2C, SPI, TTL, PPS_IN 및 2개의 PWM 인터페이스는 다양한 사용자 정의 요구 사항을 충족합니다. 3개의 USB 10Gbps + 1개의 USB 5Gbps 포트는 고속 저장 장치, 산업용 카메라, 음성 모듈, 레이더, 힘 센서 및 기타 장치 연결을 지원합니다. 1개의 HDMI 디스플레이 인터페이스는 로컬 디버깅 및 시각화를 위한 것입니다.
고강도 작동을 위한 완벽한 인터페이스 진동 방지 설계:달리기, 점프, 춤과 같은 역동적인 동작 중에 이족 보행 휴머노이드 로봇의 컨트롤러는 지속적인 고강도 진동과 충격에 노출됩니다. TER40J-A6는 인터페이스 수준에서 체계적인 진동 방지 설계를 적용했습니다. GMSL 카메라 인터페이스는 내장형 래치 잠금 구조를 통해 격렬한 움직임 중에도 여러 대의 HD 카메라를 안정적으로 연결할 수 있도록 설계되었습니다. 네트워크 인터페이스는 미니 I/O 폼 팩터를 채택하고 잠금 메커니즘을 적용하여 기존 RJ45 커넥터보다 뛰어난 진동 저항성을 제공합니다. USB 인터페이스는 포트 주변에 나사 고정 위치를 마련하여 케이블을 더욱 견고하게 고정할 수 있도록 했습니다. 이러한 완벽한 인터페이스 설계를 통해 컨트롤러는 춤이나 공중제비와 같은 복잡하고 역동적이며 충격이 큰 동작을 수행하는 프로토타입 로봇을 안정적으로 지원할 수 있습니다.
무선 확장 및 산업용 수준의 신뢰성:TER40J-A6는 NVMe SSD 확장을 위한 M.2 Key-M 슬롯, 4G/5G 모듈 확장을 위한 M.2 Key-B 슬롯, 그리고 Wi-Fi/Bluetooth 모듈 확장을 위한 M.2 Key-E 슬롯을 지원합니다. 편리한 유지보수 및 업그레이드를 위해 측면에는 디버깅 및 플래싱 인터페이스와 SIM 카드 슬롯이 마련되어 있습니다. 전체 크기는 168.2 × 130 × 72.6mm에 불과하며, 지능형 액티브 팬 냉각 방식을 채택하고, 12~28VDC의 광범위한 전원 입력을 지원하며, -20~50°C의 작동 온도 범위와 -40~80°C의 보관 온도 범위를 제공하고, 엄격한 진동 및 충격 테스트를 통과했습니다.
가치 있는 성과:
컴퓨팅 병목 현상의 완전한 돌파:2070 TFLOPS의 초고성능 AI를 통해 멀티모달 대규모 모델을 엣지에서 실시간으로 실행할 수 있습니다. 환경 인식, 의미 이해, 작업 계획과 같은 복잡한 AI 작업에 대한 응답 속도가 기존 솔루션 대비 질적으로 향상되어, 이족 보행 휴머노이드 로봇이 단순히 "걷는 것"에서 "생각하고 의사 결정을 내리는 것"으로 진화할 수 있는 강력한 컴퓨팅 기반을 제공합니다.
통합된 빅 브레인과 스몰 브레인, 거의 제로에 가까운 제어 지연 시간:젯슨 토르 플랫폼의 통합 컴퓨팅 및 제어 아키텍처는 기존의 "대형 두뇌 + 소형 두뇌" 분리 솔루션에서 발생하던 통신 지연을 완전히 제거합니다. 이족 보행을 위한 동작 제어 명령은 인지에서 실행까지 나노초 단위로 완료될 수 있어 보행 안정성과 동적 반응 속도를 크게 향상시킵니다.
사각지대 없는 파노라마 시야:8개의 GMSL2 카메라 인터페이스는 GNSS 시간 동기화와 결합되어 여러 HD 이미지 스트림의 정밀한 획득 및 시간적 정렬을 가능하게 함으로써 로봇의 360도 인식 기능을 통해 복잡한 지형 인식, 동적 장애물 회피 및 목표물 추적과 같은 다양한 시나리오 요구 사항을 충족할 수 있도록 합니다.
고속 통신과 실시간 제어 모두 가능:2개의 10GbE 포트는 HD 비디오 및 인지 데이터의 고속 집계를 보장하여 대규모 모델의 학습 데이터 추출을 신속하게 수행하고 AI 알고리즘의 지속적인 최적화를 지원합니다. 4개의 GbE 포트는 EtherCAT을 지원하여 관절 모터의 마이크로초 수준 실시간 제어를 가능하게 합니다.
고강도 작업에 최적화된 완벽한 인터페이스 진동 방지 기능:래치 잠금 방식의 GMSL 커넥터, 잠금식 미니 I/O 네트워크 포트, USB 인터페이스 주변의 나사 고정 위치 등 다양한 진동 방지 조치를 통해 달리기, 점프, 춤과 같은 역동적인 동작 중에도 컨트롤러가 안정적으로 작동하도록 보장하며, 진동으로 인해 인터페이스가 헐거워지고 신호가 순간적으로 끊기는 기존 솔루션의 고질적인 문제를 근본적으로 해결합니다.
단일 플랫폼에서 여러 장치를 통합하여 시스템 아키텍처를 대폭 간소화합니다.4개의 CAN FD, 2개의 RS232/485, 16개의 GPIO 및 I2C/SPI/PPS를 포함한 풍부한 인터페이스를 통해 관절 서보, 힘 센서, IMU, LiDAR, HD 카메라 및 기타 장치를 단일 플랫폼에서 연결할 수 있습니다. 추가 확장 모듈 없이 전체 시스템을 구축할 수 있어 시스템 통합 복잡성과 BOM 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
