[4차 산업혁명 시리즈] ④ 로봇-사용자 인터페이스 기술 동향

1. HRI (Human-Robot Interaction)이란?

최근 로봇 기술이 빠르게 발전함에 따라 단순 반복 작업이 요구되는 산업현장에서 주로 활용되던 로봇들이  인간과 능동적으로 교감 할 수 있는 형태로 개발되면서 인간이 생활하는 환경으로 들어오고 있다. [그림 1]과 같은 소프트뱅크의 로봇 ‘페퍼(Pepper)’를 시작으로 MIT의 지보(JIBO), 에이수스의 젠보(Zenbo)와 같은 로봇들이 그 예이다.  인간과 능동적으로 교감 할 수 있는 로봇들이 폭발적으로 개발되고 사회적인 주목을 받게 되기 시작하면서  ‘소셜 로봇’이라는 새로운 단어까지 탄생했으며 로봇에 대한 사람들의 인식 또한 과거 제조업 현장에서 사용되는 산업용 로봇의 이미지로부터 사람들과 소통하고 능동적으로 교감하는 로봇의 이미지로 변화해 가고 있다.  

[그림1] 현재 상용화된 소셜 로봇들 (왼쪽부터 지보, 페퍼, 젠보)

로봇이 인간이 생활하는 환경으로 들어오게 되면서 인간 환경과 로봇 환경의 구분이 허물어지게 되고 로봇이 인간과 공존하는 것이 점점 자연스러워지고 있다. 그에 따라 인간, 로봇 그리고 각 개체가 서로 영향을 주는 방식을 연구하는 학문인 인간-로봇 상호작용, HRI(Human-Robot Interaction)가 새롭게 등장하였다. 본 글에서는 이러한 HRI의 연구 동향과 미래에 대해 살펴보고자한다.


2-1. 컨트롤러를 이용한 로봇 제어

 

인간이 컨트롤러를 사용하여 로봇을 제어하는 것은 가장 전통적으로 로봇을 제어하기 위해 사용되어져 왔던 방법이다. 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 스마트폰, 조이스틱, 키보드 등의 다양한 컨트롤러를 이용하여 직접 작업 수행 시 로봇의 동작 또는 움직임을 제어 할 수 있다. 사용자가 직접적으로 로봇을 원격으로 제어하기 때문에 작업자가 능동적으로 불규칙한 환경에서 High-level Decision을 할 수 있다는 장점이 있다.

[그림2] Ashish U.Bokade의 연구에 사용된 사륜구동 로봇

대표적인 연구로는 Ashish U. Bokade가 안드로이드 스마트폰과 라즈베리 파이를 이용하여  [그림1]과 같은 로봇을 컨트롤 하는 방법을 제안한 연구가 있다.

2-2. 직접 교시 (Direct Teaching)

사람사이에도 한 사람이 물리적인 접촉을 가해 다른 사람의 작업 수행 시 위치나 자세를 조정하여 교시할 수 있듯이 로봇에게도 물리적인 접촉을 통해 로봇의 움직임이나 자세를 변화시킴으로 작업 수행에 필요한 동작을 교시할 수 있다. 이를 직접교시라고 하며 직접교시는 인간과 로봇이 공존하여 작업하는 환경에서  효율적이며 안전한 인터페이스이다.

[동영상 1] 직접 교시를 이용한 메니퓰레이터의 움직임 제어

대표적이 연구로는 Sang-Duck Lee가 로봇의 유연한(compliant) 메니퓰이터에 물리적인 접촉을 가해 교시하면 사람이 힘을 가한 방향으로 메니퓰레이터가 움직이는 방식으로 로봇을 제어하였다 [동영상 1].

2-3.  언어적 의사소통  (Verbal-Communication)

사람과 사람 사이에서 말을 통해 주로  의사소통을 하듯이 사람에게 말을 하듯이 로봇에게 명령을 주는 인터페이스가 연구되고 있다. 실제로 음성 인식 시스템(Speech recognition system)이 발전함에 따라 로봇이 사람의 음성 명령을 인식하여 작업을 로봇 스스로가 판단하여 수행하는 방식으로 연구가 진행되고 있다.

[동영상 2] 사람의 음성명령을 통한 로봇의 작업 수행

대표적인 연구로는 Matthias Scheutz는 인간이 일상의 대화에서 사용하는 언어 (natural language dialogue) 로부터 로봇이 수행해야할 작업을 스스로 판단할 수 있게 하는 음성 인식 시스템 (Speech recognition system)을 로봇 플랫폼에 적용하였다. 위의 [동영상 2]는 모바일 메니퓰레이터가 사람의 음성 명령에 따라 반응하여 작업을 수행하는 영상이다,

3. 글을 마치며.

지금까지 HRI(Human-Robot Interaction)이 무엇이며 연구 동향들에 대해 알아보았다.
최근들어 로봇이 일상생활에도 상용화되기 시작하면서 로봇 기술 중에서도  HRI의 중요도가 높아지게 되었다. HRI의 중요도가 높아지게 됨에 따라 우리 차세대융합기술연구원의 디지털 휴먼센터 박재흥 교수팀에서도 스마트폰을 이용한 휴머노이드의 보행 제어 인터페이스를 개발중에 있다. 차세대융합기술연구원의 박재흥 교수팀에서 개발되는 HRI 기술을 통해 로봇이 우리들의 실생활에서 함께 할 그날이 하루 빨리 다가오길 기대해 본다.



글쓴이: 김준형 석사과정(john3.16@snu.ac.kr)
소속: 지능형 융합전공
관심분야: 휴머노이드 보행 제어, HRI