Global Topic
▶▶일본
도요타, 생활지원 로봇사업 계획 발표
일본의 자동차 회사인 도요타는 개발 예정인 파트너 로봇을 가사, 수발·의료, 개인 이동, 물건 만들기 등 네 가지 분야를 지원할 수 있게 하고 2010년 초에 실용화해 도요타의 핵심 사업으로 키울 방침이다.
도요타는 현재 개발 중인 개인 이동을 도와주는 ‘모바일 로봇’과 바이올린을 연주하는 다리가 2개인 ‘바이올린 로봇’ 등 신형 로봇 2종을 발표한 바 있다.
시속 6km로 걷고 사람을 태우고 짐도 옮길 수 있는 모바일 로봇은 2008년 말부터 실용화 시험에 들어가고, 바이올린 로봇은 가사와 수발·의료 지원을 할 수 있도록 기능을 한층 더 강화할 방침이다.
도요타의 와타나베 가쓰아키 사장은 지난 기자 회견에서 “파트너 로봇을 핵심 사업으로 키우고 싶다”고 표명했다. 이를 위해 개발전문팀을 3년 이내에 지금의 두 배인 200명으로 늘리고 내년 안에 도요타시 히로세 공장에 실험동을 신설해 분산돼 있는 기술자들을 집약할 계획이다.
또 내년부터는 첫 단계로 신형 로봇을 회사나 병원에 도입해 시험하고 다음 단계에서 비즈니스 모델과 시장규모를 검증할 예정이다.
와타나베 사장은 “앞으로는 자동차 개발에도 활용할 수 있는 기술이 생길 전망이기 때문에 파트너 로봇이 도요타의 기술개발의 핵심이 될 것”이라고 강조했다.
우치야마다 다케시 부사장은 파트너 로봇의 가격에 대해 모바일 로봇의 경우, 현재 판매되고 있는 전동 휠체어와 비슷할 것이라고 밝혔다.
▶▶일본
와세다 대학, 인간 공존 로봇 ‘TWENDY-ONE’ 개발
와세다 대학 창조 이공학부 종합 기계공학과 연구실은 인간 공존 로봇 ‘TWENDY-ONE’을 개발하였다. 향후 이 로봇을 기본으로 간호나 제조 현장에서의 조립 등 인간과의 협조 작업·보조 작업을 담당하는 로봇 연구나 실증 실험이 진행된다.
TWENDY-ONE의 개발 테마는 협조 작업을 하는데 있어서의 ‘안전’과 움직임의 ‘교묘함’으로 구체적으로는 토션 바(torsion bar)와 댐퍼(damper)를 조합한 부드러운 관절(수동 유연 관절), 센서를 장착한 4개의 손가락을 가지는 손, 분포형 압력 센서에 의한 광범위한 접촉 검지, 케이스 표면에서의 실리콘 피막, 와이어하네스(wire harness)의 내장화 등의 특징을 가진다.
이 로봇은 와세다 대학 창조 이공학부 종합 기계공학과 연구실이 1999년에 개발한 ‘Wendy’의 후속 기종으로, 2000년부터 개발 프로젝트를 개시하여 기업 등의 협력을 거쳐 7년에 걸쳐 완성하였다. 높이는 1,467mm이고, 질량은 111kg(Wendy는 각각 1,500 mm, 170 kg)이다. 협조 작업이 가능한 사이즈를 고려하여 소형·경량화를 도모하였다.
특히 경량화에 주력하여 금속 부분에는 모두 마그네슘 합금이 채용되었다. 관절은 팔이 7개(한쪽 팔), 손가락이 13개(한 손), 동체부가 4개, 목이 3개 전부 47 자유도를 가진다. 운반질량은 손목이라면 약 22kg, 팔뚝 전체를 사용하면 약 34kg까지 유지된다. 동체부 아래에 4륜의 모터(omni-motor)에 의한 주행 기능을 갖추어 전체 방향 이동이 가능하다.
▶▶유럽
뇌전도로 제어되는 로봇 암
근전도 및 뇌파 등과 같이 인위적으로 발생 가능한 생체 신호를 이용하여 기계와 통신하는 기술인 생체 신호 기반 인터페이스 기술이 전 세계적으로 활발하게 연구되고 있다.
유럽의 연구자들도 뇌전도(EEG; electroencephalogram)에 기초한 로봇 제어 시스템인 브레인 투 로봇 시스템(Brain2Robot system)을 개발하고 있다.
브레인 투 로봇 시스템을 이용하는 환자는 생각으로 로봇 암(Robotic Arm)을 제어하기 때문에 손상된 자율성의 일부를 회복할 수 있다. 독일의 프라운호퍼 컴퓨터 및 소프트웨어 연구소(FIRST; Fraunhofer Institute for Computer Architecture and Software Technology)는 로봇 암을 제어하기 위해 안구 추적기와 결합된 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI; Brain-Computer Interface)를 개발했다.
이 BCI 신호는 주요한 학습 작업을 수행하는 컴퓨터로 보내져서 로봇에게 지시를 내리게 된다. 연구자들에 따르면 이러한 로봇 암은 수년 내에 상용화될 것으로 기대된다.
그러면 어떻게 생각이 로봇을 위한 명령으로 변환될 수 있을까? 해답은 BCI라는 개념에서 찾을 수 있다. 독일의 베를린에 위치한 FIRST와 베를린대 부속 자선병원(Charite Hospital)은 이러한 형태의 인터페이스에 대하여 거의 7년 동안 연구하고 있다. 이들은 입력으로 일상적인 임상 실무에서 사용하는 것과 동일한 보통의 완전한 뇌 전도를
사용한다.
자기 학습 기법(self-learning technique)을 이용하여 이러한 신호를 분석하기 위해 고효율의 컴퓨터 알고리즘이 개발되었다.
▶▶일본
우발적인 충격에도 균형을 유지하는 로봇 소프트웨어 개발
최근 일본의 연구자들이 로봇의 몸체가 밀쳐질지라도 발로 지지하는 실생활 크기의 휴머노이드 로봇(life-size humanoid robot)을 고려한 소프트웨어를 개발하였다.
균형을 유지하는 것은 인간이 로봇과 더 자연스럽게 상호작용하도록 하나 임의의 로봇에 있는 컨트롤러로 로봇의 손발을 이동하는 작업 방법을 다른 표준 크기의 휴머노이드에게 나타내려고 시도한다면, 다른 휴머노이드 로봇은 넘어질 확률이 높다.
하지만 미국 Sarcos社에서 만들고, 일본 국립 정보통신기술원의 연구자들 개발한 로봇은 흔들림에 대한 걱정이 없다. 팔을 다른 위치로 끌어당길 때에도 쉽게 균형을 다시 잡을 수 있는 이 로봇의 균형능력은 관절에 기인하는데, 가만히 서있을 때에도 관절은 절대 고정 상태를 유지하지 않는다.
각 관절에 있는 힘 센서(Force Sensor)는 로봇의 무게 중심의 위치와 속도를 산출한다. 그리고 컨트롤 소프트웨어는 빠르게 로봇의 발이 균형을 유지하기 위하여 바닥에 써야 할 힘이 얼마인지를 계산해내고, 어떻게 행동해야 할지 관절에 전달한다. 이러한 기술은 로봇이 고정 상태를 유지하는 것뿐만 아니라, 갑작스런 외부 힘에 다시 조절하도록 만든다.
그러나 로봇 관절이 무게 중심을 다른 위치로 빠르게 회전시키지 못하는 경우, 권투선수가 큰 타격을 받은 후 비틀거리는 것처럼 비틀거림이 발생한다. 이것은 본래 균형점으로 더 가까이 무게중심을 이동하는 몇 번의 주기를 갖는 수회의 균형 유지로 이루어진다.
이 같은 새로운 소프트웨어를 탑재하여 외부적인 힘에도 균형을 유지할 수 있는 표준 크기의 휴머노이드 로봇은 인간이 로봇을 발로 차는 등의 시연도 가능하다.
▶▶일본
히타치, 소형 경량의 대화형 로봇 ‘EMIEW 2’ 개발
히타치(Hitachi) 제작소(이하 히타치)는 이번에 사람과 공존하면서 안전하게 사람의 생활을 도와주는 서비스 로봇으로 기민하고 소형 경량인 로봇 ‘EMIEW 2(개발 명칭)’를 개발하였다.
사람과 공존하면서 사람을 도와주는 서비스로봇, 즉 ‘인간 공생 로봇’의 실용화를 향해 연구 개발을 진행시키고 있는 히타치는 2005년 3월에는 물구나무 서기, 이륜이동기구에 의한 기민한 동작과 원격 음성인식에 의한 커뮤니케이션 능력을 특징으로 한 로봇 ‘EMIEW’을 개발하여 ‘2005년 일본 국제 박람회’에서 시연회를 실시했다.
이번에 개발된 ‘EMIEW 2’는 사무실 빌딩 등의 환경에서의 이용을 목표로 하여 신장 80cm, 체중 13kg으로 ‘EMIEW’보다 소형화함과 동시에 이륜과 사륜으로 변형하는 다리 차 바퀴형 이동 기구에 의한 기민하고 안정된 동작을 실현했다.
또한 ‘EMIEW’의 특징인 음성 커뮤니케이션이나 걷는 사람의 사이를 누비며 이동할 수 있는 기술(장애물 회피 기술)(주 2)에 이어 2006년 3월에 발표된 스스로 생성한 지도를 이용하여 목적지에 자동으로 도달하는 ‘자율 이동 기술’도 갖추고 있다.
이번 ‘EMIEW 2’ 개발은 사람과 대화하면서 사람을 도와주는 서비스 로봇의 실현을 향한 연구가 보다 더 전진했음을 보여준다.
‘EMIEW 2’는 로봇이 실제 인간과 공생하는 사회를 위해 커뮤니케이션 능력이나 도움이 되는 동작에 이어 기민성, 안전성에 필요한 기술을 장착한 점이 신규 대처라고 말할 수 있다.
▶▶유럽
무리 짓는 곤충행동을 모방하는 ‘마이크로로봇’
유럽의 과학자들이 크기가 수 밀리미터이고 곤충의 행동을 모방하여 무리를 형성하는 마이크로로봇을 개발하였다.
이 연구 결과는 로봇 공학적 측면에서 큰 성과인데, 이는 생물학적 무리 체계뿐만 아니라 마이크로로봇 공학, 분산 및 적응 체계의 전문가들이 협력하여 이룬 것이다. 이는 유럽 전역에서 열 개의 연구 기관이 능력과 지식을 결집한 결과이다.
이러한 기술 발전은 최초로 무리를 이루는 로봇을 개발하였다는 점에서 큰 의미가 있다. 과학자들은 훗날 이러한 로봇이 환경 변화 감시, 기계 검사, 그리고 인체 내에서 의료 행위를 할 수 있으리라 생각한다.
위와 같은 기술 발전은 마이크로로봇의 대량 생산을 촉진시킬 것이다. 사전에 지능이 이식된 1000개 정도의 로봇으로 여러 가지 일을 할 수 있는 무리를 만들 수 있다. 즉, 미세 조립, 생물학, 의료, 또는 청소 등의 다양한 일을 할 수 있다. 각각의 무리는 다양한 종류의 로봇들로 만들어질 수도 있다.
다른 종류의 센서, 조작 기능, 연산 능력을 지닌 로봇이 모여 주어진 임무를 완수하기 위해 서로 협력할 수도 있다.
마이크로로봇 무리는 다양한 환경에 유연하게 대응하고 쉽게 적응할 수 있기 때문에, 과업에 실패할 확률도 낮다. 그리고 집단적 행동이 현재 기술로 해결할 수 없는 새로운 응용 분야를 개척할 수 있다.
정교한 위치 감지 체계, 촉각 센서, 영상 체계를 갖추어 개개의 마이크로로봇이 서로 의사소통을 하여 바람직한 무리를 형성하게 할 수 있다.
▶▶일본
도요타, 최고속도 6km/h의 자율형 ‘모빌리티 로봇’ 개발
도요타 자동차는 2007년 12월 6일, 최고속도 6km/h로 주행할 수 있는 자율형 ‘모빌리티 로봇(mobility robot, 애칭 MOBIRO)’을 개발했다고 발표하였다. 이 로봇은 Li 이온 2차 전지를 탑재하고 좌우 2륜의 모터를 구동함으로써 2륜 주행을 실현, 1회 충전으로 20km의 거리를 주행할 수 있다. 충전 시간은 1시간으로 최고속도로 약 3시간 주행이 가능하다.
또한 이 로봇은 사람의 보행을 자동으로 추종함으로써 무거운 짐을 옮기는 ‘포터(porter)’의 기능을 가진다. 이 외에 운전자의 호출에 대해 장애물을 피하면서 이동하거나 원래 위치로 자동으로 돌아오는 자율 주행 기능도 구비되었다.
MOBIRO는 2005년 국제박람회에 출품된 탑승 보행형 로봇 ‘i-foot’의 모터 등을 사용하여 개발한 것이다. MOBIRO는 작은 회전을 하기 위해서 통상 2륜으로 주행하고 사람의 승강 시나 정지 시에는 전후에 마련한 보조 다리를 사용하여 안정시킨다.
이 로봇은 계단을 오르거나 좌우높이가 다른 경우에도 안정되게 2륜 주행할 수 있도록 좌우 바퀴를 스윙 암으로 지지하는 특징은 물론 스윙 암은 좌우 바퀴로부터 기울기에 늘리거나 이 암의 각도를 좌우 독립으로 바꿈으로써 로봇 높이나 로봇 기울기를 조정할 수 있다.
그리고 2륜 주행을 하기 위한 자세 제어는 가속도 센서나 자이로 센서를 사용하여 자세 변화를 검출해 각 바퀴의 구동 토크를 조절하는 방식이다. 다만 계단을 오를 때 등은 차체 자세를 안정시키기 위해 차체의 경사각이 커진다.
도요타는 향후 2008년에 사내에서 실증 시험을 실시할 계획으로, 그것을 위해 현재 150kg 있는 차량을 다시 새롭게 설계하여 본체의 경량화나 소형화를 실시할 예정이다.
