더 싸게 로봇 손과 인간형 로봇을 만들기 위한 노력은 로봇을 기업과 심지어 가정에서도 충분히 감당할 수 있는 물건으로 만들 수 있다.
최근에 구글(Google)에 의하여 인수된 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics)가 지난해(2013년) 발표한 아틀라스(Atlas) 인간형 로봇은 놀라운 것이다. 아틀라스 인간형 로봇은 돌무더기 속에서도 기어오르고, 전동 도구를 작동시킬 수 있다.
그러나 이러한 능력은 저렴하게 구현되지 않았다. 아틀라스 인간형 로봇의 가격은 1백만 달러를 훨씬 넘으며, 동작 중에 약 15킬로와트의 전기를 소비한다. 이는 소유주에게 무거운 전기요금 청구서를 부담하게 하여 그 실용성을 제한하고 있다. “이것은 작은 도시 블록에 전력을 공급할 정도로 많은 것”이라고 비영리 연구 기관인 스탠포드 국제연구소(SRI International)의 연구원인 알렉산더 컨바움(Alexander Kernbaum)이 말했다. 진실로 실용적이기 위하여 아틀라스 인간형 로봇은 훨씬 더 효율적으로 될 필요가 있다고 그는 덧붙였다.
알렉산더 컨바움 연구원은 미국 국방부 산하의 군사 기술 연구 개발 기구인 국방 고등 연구 기획청(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)과의 계약 하에 최근에 이 문제를 연구하기 시작한 스탠포드 국제연구소(SRI) 연구진의 일원이다. 아틀라스 인간형 로봇 자체는 국방 고등 연구 기획청(DARPA)의 자금 지원으로 만들어졌다.
스탠포드 국제연구소(SRI) 연구팀의 목표는 그 기능을 유지하면서 전력 소모를 적어도 20배 감소시켜서 전자레인지 수준의 전력을 소모하도록 하여 로봇의 설계를 재고하는 것이다. 스탠포드 국제연구소(SRI)는 어떻게 이 목표를 달성할지에 대하여 공개하지 않았다. 그러나 일반적인 방법은 아틀라스 인간형 로봇의 관절을 움직이는데 사용되는 과다 전력을 소모하는 유압식 기계를 더 경량이고 더 효율적이며 더 저렴하면서도 동일한 기능을 달성할 수 있는 더 적은 수의 전기 부품으로 대체하는 것이 될 것이다.
비용과 전력 소모를 줄이기 위하여 아틀라스 인간형 로봇과 같은 진보된 시제품에 사용되는 부품을 재고하는 것은 이러한 기계들이 최종적으로 실험실 단계를 벗어나 양산 단계로 향하면서 공학자들이 로봇 공학을 연구하는데 있어 중요한 관심을 두는 분야가 되고 있다고 스탠포드 국제연구소(SRI)의 로봇 공학 책임자인 리치 마호니(Rich Mahoney)가 말했다. "우리는 낮은 비용과 좋은 디자인에 대한 자극제가 없었기 때문에 과대 설계된 로봇을 가지고 있었다"고 리치 마호니가 덧붙였다.
오랫동안 연구자들은 기능을 구현할 수 있는 민첩한 인간형 로봇을 제작할 수 있는가와 같은 기본적인 질문만을 대답하기 위하여 집중하여 왔다고 리치 마호니가 말했다. "우리는 그동안 `이것이 가능한가?`라는 영역에 있었다"고 리치 마호니가 덧붙였다.
이제 이러한 질문에 대한 답이 이루어졌으며, 지금부터는 정교한 로봇의 다리, 팔, 손에 사용되는 부품들의 비용을 줄여서 중소기업과 심지어 일반 가정의 소비자들이 감당할 수 있게 만드는 방향으로 나아갈 때라고 리치 마호니가 전했다.
"조작 부분은 아직 이 수준에 도달하지 않았다. 그러나 가능하다"고 리치 마호니가 말했다. 더 저렴한 부품은 아틀라스와 같은 인간형 로봇을 석유 굴착 장치와 같은 곳에서 표준적인 안전성 도구로 만드는 것을 가능하게 한다고 리치 마호니가 전했다. 그리하여 `“비상시에 유리를 깨면 손도끼가 있다."라는 것 대신에 "인간형 로봇이 있다"가 될 가능성이 있다.
좀 더 근접하게 이러한 진보는 서비스 로봇 공학이라 불리는 시장의 형성을 도울 수 있다. "이것은 당신이 인간의 작업을 수행하는 로봇을 보기 시작할 때부터이다. 이것은 냉장고에서 캔을 이동시키는 것과 같이 복잡한 작업 환경에서 복잡한 방식으로 탐지하고 조작해야 함을 의미한다"고 언바인디드 로보틱스(Unbounded Robotics)의 창립자이자 최고경영자(CEO)인 멜로니 와이즈(Melonee Wise)가 말했다.
이러한 로봇공학의 대표 주자는 공장에서 인간 작업자와 함께 일할 수 있는 두 팔과 간단한 그리퍼(gripper)를 가진 로봇인 백스터(Baxter)이다. 멜로니 와이즈의 회사는 하나의 팔을 가진 URB-1이라 불리는 3만5천 달러의 이동 로봇을 만들었다. 백스터 로봇과 마찬가지로 URB-1 로봇은 창고 및 다른 인간 작업공간에서 인간 작업자와 함께 일하도록 설계되었다. 백스터 로봇과 URB-1 로봇 모두는 간단한 그리퍼와 최신의 로봇 팔 기술을 이용하여 많은 일을 할 수 있다고 멜로니 와이즈가 말했다. 그러나 낮은 비용으로 좀 더 유능한 기술을 이용할 수 있게 만드는 것은 인간 작업공간에서 사용되는 로봇을 크게 증가시키는 요인이 될 것이다.
몇몇 저가의 로봇 손이 최근에 미국의 국방 고등 연구 기획청(DARPA)이 지원하는 ARM-H라 불리는 또 다른 프로그램에서 부상하고 있다. 낮은 비용으로 더 높은 복잡성을 달성하는 것은 이러한 로봇 손이 백스터 로봇이나 URB-1 로봇에 사용되어 새로운 작업을 수행하도록 도울 수 있다. 룸바(Roomba)라는 로봇 청소기의 제작업체인 아이로봇(iRobot)은 미국 하버드 대(Harvard University)와 예일 대(Yale University)와 함께 농구공 잡기에서부터 탁자 위에 놓인 납작한 열쇠를 잡는 것에 이르기까지 모든 것을 수행할 수 있는 3개의 손가락을 가진 로봇 손을 만드는 연구를 수행하고 있다.
로봇 손을 수천 개의 수량 단위로 만들 수 있다면, 그 가격은 3천 달러 정도가 될 것이라고 아이로봇에서 수석 로봇 공학자인 마크 클래피(Mark Claffee)가 말했다. 현재 유사한 기능을 가지는 로봇 손이 약 3만5천 달러부터 시작한다는 것을 고려할 때 이것은 극적인 변화라고 마크 클래피가 말했다.
아이로봇이 비용을 절감하는 한 가지 방법은 로봇 손의 관절에 고무(rubber)를 이용하는 것이다. 이는 다른 형태의 물체를 잡기 위하여 모든 손가락에 정확한 위치를 지정할 필요 없이 양호한 잡기 기능을 가지도록 탄력성을 제공한다. 로봇 손에 단지 3개의 손가락을 가지도록 하여 비용을 절감할 수도 있다. 3개의 손가락은 함께 어떤 물건을 잡고, 2개의 손가락은 더 작은 물체를 조작하도록 반대편에 위치하도록 설계될 수 있다.
"조작(manipulation)이 로봇 분야 흐름의 판도를 바꾸는 것이 될 것이라고 우리는 믿는다. 우리 회사가 가진 아바(Ava) 500과 같은 원격 실재감(telepresence) 플랫폼이 언젠가 어떤 것을 집을 수 있게 되는 것을 상상해보라"고 마크 클래피가 말했다. 현재 그는 손가락에서 사용되는 설계 기술의 일부를 로봇 팔에 적용하는 작업을 하고 있다.
이러한 연구는 로봇들이 백스터 로봇보다 더 복잡한 환경에서 일을 하도록 허용할 것이라고 마크 클래피가 전했다. "이러한 로봇들은 유능하지만 고가이며, 산업적 응용분야에 집중되고 있다. 일반 가정의 소비자들이 이 로봇을 이용하려면 우리는 비용을 크게 줄이고, 훨씬 더 구조화되지 있지 않은 인간 환경에서 조작 가능하게 만들어야 한다"고 마크 클래피가 말했다.
또한, 스탠포드 국제연구소(SRI)는 ARM-H 프로그램에 부분적으로 참가했으며, 자체적으로 저렴한 로봇 손을 만들었다. 이 로봇 손은 더 싸고, 더 가볍고, 더 효율적인 클러치 구조를 이용한다. 관절을 제자리에 고정시키기 위하여 정전기력(electrostatic force)을 이용한다. 클러치를 광범위하게 이용하여 하나의 모터로 손가락에 있는 3개의 모든 관절을 제어하도록 만들었다.
"이것은 수천 달러의 범위 내에서 로봇 손에 조작 기능을 제공할 수 있게 만들며, 이는 로봇 공학을 소비자 영역에 더 가까이 가도록 한다."라고 부분적으로 스마트폰의 호황 덕분에 소형의 무인 항공기 및 지상 로봇이 이미 소비자들에게 이용 가능한 점을 지적하면서 리치 마호니가 말했다. 만약 리치 마호니와 다른 연구자들의 예측이 맞는다면, 저렴하지만 유능한 로봇 손과 로봇 다리는 소비자들이 감당할 수 있는 가격 범위에 들 직전에 있는지도 모른다.
* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
