지능형 로봇의 S/W기술과 표준화 동향(1)
♣ 저자약력
*서울대학교 공과대학 공학사(기계공학) *서울대학교 경영대학원 이수(경영진단사)
*기아자동차(주) 제조이사 *주)기아기공 기아기계연구소장(부사장)
*서울산업대학교 기계설계자동화 공학부 겸임교수(산학명예교수) *현, 한국과학기술정보연구원 전문연구위원
*저서
“실천적 품질경영” 효산경영연구소 1995년
“가정용 로봇 기술동향” KISTI 2005년
“가정용 로봇의 핵심부품의 기술동향” KISTI(ReSEAT) 2007년
"지능형 로봇 요소기술의 IT, NT 융합기술동향“ KISTI 2008년
* 자료 : 한국과학기술정보연구원(ReSEA) 전문연구위원 마규하
최근 로봇 산업이 우리나라의 새로운 성장 동력산업으로 부상하면서 연구계, 학계, 그리고 산업체의 관심이 높아지고 있다. 로봇 산업은 융합기술의 대표적인 사례로 OS, 오감인식, 인공지능, 인간과의 커뮤니케이션 등의 분야에서 소프트웨어 분야 및 표준화에 대한 업무는 매우 중요하게 다루어지고 있다.
2008년 새 정부 이전에 정부 부처에서 각각 추진되어온 지능형 로봇의 소프트웨어 개발 업무가 통합 운영됨으로써 소프트웨어 개발업무가 활성화되어 로봇 개발업체에서는 공동 플랫폼을 무상으로 활용할 수 있게 되어 개별 소프트웨어 개발비 신소로 고객에게 보다 싼 지능형 로봇을 공급하게 되었다.
아울러 소프트웨어의 표준화를 통하여 국제 경쟁력을 향상할 수 있고 나아가 로봇산업계의 활성화를 기대할 수 있게 되어 향후 한국 로봇산업이 세계 3위 국가로 도약하는 하나의 디딤돌이 될 것이다.
Ⅰ. 서론
1. 지능형 로봇의 소프트웨어
2. 지능형 로봇의 소프트웨어의 표준화
3. 지능형 로봇용 소프트웨어의 분류
Ⅱ. 소프트웨어 개발 현황
1. OROCOS(Open Robot Control Software)
2. OPEN RTM-Aist
3. OPRoS(Open Platform for Robotics Services)의 탄생
Ⅲ. 소프트웨어 개발 전망
1. 지능형 로봇용 소프트웨어 개발 지원책
2. 한·중·일 협조 관계
3. 지능형 로봇의 소프트웨어의 기술개발
Ⅳ. 소프트웨어 표준화 동향
1. 지능형 로봇용 소프트웨어 표준화와 플랫폼
2. 지능형 로봇의 표준화에 대한 사례
Ⅴ. 결론
1. 지능형 로봇의 소프트웨어 기술
2. 지능형 로봇의 소프트웨어의 표준화
Ⅰ. 서론
1. 지능형 로봇의 소프트웨어
과거 정보통신부에서 추진하던 로봇용 소프트웨어의 규격제정 중이던 작업과 산업자원부에서 추진하던 작업을 통합하여 2008년부터 새로운 통합 소프트웨어 사업으로 새롭게 추진 중이다.
통합 로봇용 소프트웨어 OPRoS(Open Platform for Robotics Service)는 과거 정보통신부에서 2004년부터 추진되어 오던 소프트웨어 플랫폼인 RUPI 2.0과 2007년부터 산업자원부에서 실시하여 오던 소프트웨어 플랫폼 개발사업 SPIRE(S/W Platform Initiative for Robotics Engineering)의 통합으로 이루어진 것이다.
2. 지능형 로봇의 소프트웨어의 표준화
일본이나 유럽지역에 비하여 앞서진 못하였으나 OPRoS 사업이 본격적으로 가동되고 있고 이미 RUPI 사업 당시에 상당한 작업이 이루어져 있기 때문에 결코 많은 차이가 있다고 보지 않고 있으며 향후 계속적으로 규격을 제정하여 보급함으로써 국내 로봇제작 업체에 실질적인 도움을 줄 수 있다.
나아가 국제경쟁에서 선도적 역할을 할 수 있게 될 것으로 본다.
유럽의 경우 프랑스, 벨기에, 스웨덴이 힘을 합쳐 2001년 9월부터 2년간 실시된 OROCOS 개발 사업이 추진되었으며 2002년 11월 6자유도 로봇 매니퓰레이터의 위치제어 및 속도 제어가 가능한 최초의 버전이 공개된바 있다.
일본에서 추진 중인 OPEN RTM-aist은 2002년부터 2003년 사이에 추진된 21세기 로봇 첼랜지 프로그램 “로봇 기능 발현을 위해 필요한 요소기술개발”에서 로봇용 분산미들웨어(RTM)가 연구개발 되었으며 결과물로 미들웨어 인터페이스 스펙이 결정되고, 그 후 OPEN RTM-aist 0.2.0이 공개되었다.
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대분류 |
중분류 |
코드 번호 |
비고 |
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유선통신 분야 코트 1000단위 |
교환기술 전송기술 망 응용기술 기타 |
1100 1200 1300 1900 |
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무선통신 분야 코드 2000단위 |
무선 접촉기술 위성 통신기술 무선 응용기술 기타 |
2100 2200 2300 2900 |
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디지털 방송분야 코드 3000단위 |
방송 전송기술 방송 정비기술 기타 |
3100 3200 3900 |
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컴퓨터 및 시스템S/W 코드 4000단위 |
컴퓨터 H/W 시스템 S/W 지능형 로봇 기타 |
4100 4200 4300 4900 |
감지, 인지, 인간.로봇상호작용, 제어, 지능 S/W 아키텍처, 네트워크 기반 로봇, S/W기술, H/W 플랫폼, 부품 등 |
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S/W 콘텐츠 코드 5000단위 |
응용S/W 영상처리/게임 기타 |
5100 5200 5900 |
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정보보호 6000단위 |
정보보호 |
6100 |
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응용부품 7000단위 |
무선 통신부품 광통신 부품기술 기타 |
7100 7200 7900 |
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기반부품 8000단위 |
SoC |
8100 |
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정책분야 9000단위 |
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9000 |
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기타 0100단위 |
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0100 |
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표1 정보통신 기술코드를 기준한 분류
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중분류 |
소분류 |
소유기술 |
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영상처리 S/W |
문자인식 S/W |
문서구조 분석기술 |
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문자 주출 기술 | ||
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인쇄체 인식 기술 | ||
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필기체 인식 기술 | ||
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바코드 인식 기술 | ||
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사용자 인식S/W |
사용자 검출 및 위치인식 기술 | |
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사용자 추적 인식 기술 | ||
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행동인식 기술 | ||
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사용자 인식 기술 | ||
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제스처 인식S/W |
지시 제스처 인식 기술 | |
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명령 제스처 기술 | ||
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전신 제스처 인식 기술 |
표2 용도별 중분류, 소분류, 소유기술
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로봇용 음성 인터페이스 S/W |
가정/공공장소 동작 잡음 강인성 향상기술 |
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대화재 발화처리 및 음성대화처리 기술 | |
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음성신식 받아쓰기 기술 | |
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대화체 음성합성기술 |
표3 로봇용 음성 인터페이스 S/W
3. 지능형 로봇용 소프트웨어의 분류
가. 정보통신 기술코드에 의한 분류
정보통신 기술코드를 기준으로 표시한 분류를 보면 지능형 로봇의 경우 분류코드 4300단위에 속하며, 감지, 인지, HRI, 제어, 지능, 소프트웨어 아키텍처, 네트워크 기반 로봇 소프트웨어 기술, H/W 플랫폼, 부품으로 구성되었다.
나. 용도별 중분류, 소분류, 소요 기술별 분류
중분류, 소분류, 요소기술로 분류하여 보면 영상처리S/W를 비롯하여 촉각, 후각, 미각처리 소프트웨어, 의료용 임베디드 소프트웨어, 인지 소프트웨어(지식체계, 추론체계처리), 로봇 임베디드 소프트웨어(로봇 실시간 감시제어, 로봇통신, 자율 주행/보행) 로봇용 인터페이스 소프트웨어 그리고 국방용 임베디드 소프트웨어 등이 있다.
Ⅱ. 소프트웨어 개발 현황
1. OROCOS(Open Robot Control Software)
OROCOS는 EU 펀드에 의해 2001년 9월부터 2년간(2003년 8월까지) 실시된 로봇용 공개 S/W 프로젝트명이다.
K.U.Leuven(Orocos@KUL) 벨기에, LAAS Toulouse(Orocos@LAAS) 프랑스, KTH Stockholm (Orocos@KTH) 스웨덴이 주된 연구기관이었다. 지금은 the Flanders Mechatronics Technology Center가 자금을 제공하여 공개자원프로젝트로서 개발이 추진되고 있다.
최첨단의 로봇공학연구에 있어서 S/W개발의 필요성은 시증의 소프트웨어만으로는 충분하지 않다.
이를 해소하기 위해 공개 소프트웨어 프로젝트의 논의가 EURON (the Europian Robotics Network)에서 2003년 12월경 시작되었다.
프로젝트의 제안내용이 EU에 제출되었고 프로젝트의 멤버로서 벨기에의 K.U.Leuven(Orocos @KUL), 프랑스의 LAAS Toulouse(Orocos@LAAS), 스웨덴의 KTH Stockholm(Orocos@KTH)가 선정되어 OROCOS 프로젝트가 착수하게 된 것이다.
2002년 11월에 6자유도 로봇 매니퓰레이터의 위치제어 및 속도제어가 가능한 최초의 버전이 공개되었다.
K.U.L Leven은 실시간 OROCOS 프레임워크의 개발을 계속하여 2003년에 7개의 소프트웨어를 공개하였고 KTH Stockholm은 컴포넌트 베이스의 로봇 시스템 집적 플레임워크를 개발하여 ORCA로 명칭을 개명하였다.
Open Robot Control Software는 클러스 라이브러리군 및 어플리케이션 플랫폼을 제공한다. 가스킷형 제어루프, 제어 컴포넌트, 모션 생성, 키네마틱스, 다이내믹스, 예측, 동정(同定) 등의 로봇 특유의 제어 알고리즘을 지원한다. 6자유도 힘 제어 매니퓰레이터, 직행 XYZ 공작기계 등의 실장에 이용이 가능하다.
2. OPEN RTM-Aist
OPEN RTM-Aist는 AIST(獨立 行政法人 産業技術總合硏究所)지능시스템연구부문·지능 연구그룹의 연구, 개발 배포되고 있는 RT 미들에어 실장의 한 종류이다.
2002년부터 2004년까지 NEDO(獨立行政法人新エネルギ一産業技術統合開發機構)의 21세기 로봇 챌린지 프로그램「로봇 기능발현을 위해 필요한 요소기술개발」에서 로봇용 분산미들웨어(RTM)의 연구개발이 실행되었다.
결과물은 미들웨어의 인터페이스 제원이 책정되고 이 제원을 기초로 하여 실장 OPEN RTM-aist-0.2.0이 공개되었다.
2004년부터 RT 컴포넌트의 인터페이스 스펙의 표준화를 위해 소프트웨어의 국제표준화단체 OMG(Object Management Group)에 표준 스펙을 제안하였다.
2006년9월에 RT 컴포넌트의 표준 스펙 Robotic Component Specification에서 OMG의 표준작업부회에 채택 되어 사실상 국제표준이 된 것이다.
이 표준 제원은 1년간의 최종문서화작업을 거친 다음 OMG에서 공식으로 공고하게 된다. 제안자는 표준 스펙의 공식 발표이전에 실장을 작성할 수 있게 허용되어 있다.
동시에 실장작성에 의해 표준 스펙의 실현 가능성, 정합성 등의 검증을 하도록 되어 있다. 이 표준을 검증하기 위한 실장으로써 이 표준 제원에 준거한 미들웨어 OPEN RTM-aist-0.4.0를 2007년 4월 공개되었다.
RT(Robot Technology) 미들웨어는 인터넷이 보급이 확산됨에 따라 로봇이나 로봇시스템을 네트워크 화하여 네트워크상의 자원을 활용하는 것과 함께 지능화를 지향하는 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
그러나 이러한 시스템의 개발에는 통상 많은 개발기술자가 투입 되고 개발기간이 필요하게 되어 로봇 제품으로서 시장에 내 놓을 만한 수준의 기능, 가격이 되지 못하고 있다는 것이 현실이다.
RT 미들웨어란 여러 로봇요소(RTC)들과 통신 네트워크 사이에 끼어 자유롭게 조합함으로써 다양한 네트워크 로봇 시스템의 구축을 가능하게 한다.
네트워크 분산 컴포넌트화 기술에 의해 공통 플랫폼을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
RT에서 말하는 로봇시스템은 반드시 이동용 로봇이나 휴머노이드와 같이 단체(單體) 로봇뿐만 아니라 ‘로봇기술(RT)을 활용한 실제 움직이는 기능을 가지고 네트워크화 된 지능화 시스템’의 총체(總體) 로서의 로봇 시스템을 말한다.
예를 들면 액추에이터를 생활공간에 분산 배치하여 네트워크를 중개로 협조함으로써 생활지원이나 간호를 하는 시스템을 넓게 포함하고 있다.
실제 센싱 기술과 센서로 부터 얻어지는 신호의 처리, 액추에이터 등에 의한 실제 움직이는 것의 피드백에 의해 상호작용을 하는 시스템은 로봇기술이라 할 수 것이다.
RT 미들웨어는 이러한 기술의 고통 플랫폼을 정비하여 로봇연구, 개발의 효율이 높여 RT의 적용 범위를 넓히고 새로운 시장을 개척하는 것을 목적으로 현재 개발이 되고 있다.
로봇시스템의 소프트웨어 개발에 있어서 보통소프트웨어 개발과 비교하여 로봇시스템 특유의 문제 때문에 소프트웨어의 재이용성이 낮고 개발효율이 나쁜 것으로 지적되고 있다.
로봇기술 요소를 소프트웨어 수준에서 모듈화 하고 이의 재이용성을 높이는 미들웨어를 연구 개발하여 많은 고객이 사용할 수 있도록 하고 개발에 동참함으로써 로봇 시스템 개발에 도움이 되는 공통 플랫폼을 제공하는 것이 RT 미들웨어의 목적이다.
