로봇으로 폭죽을 발사해보자

제레미 쿡(Jeremy Cook)은 모두가 사랑해마지 않는 스트랜드비스트(Strandbeest) 설계를 이용해 여러 가지 프로젝트를 만들고 있습니다. 제레미는 재료를 바꾸거나 제어 시스템까지 바꿔가며 몇 가지 프로젝트를 진행했습니다. 가장 최근에 진행한 프로젝트에서는 미국 독립기념일을 기념하며 폭죽 발사 시스템을 만들었습니다!

제레미는 몇 가지 모듈을 연결해서 블루투스로 로봇을 조종할 수 있도록 한 뒤 폭죽의 퓨즈를 점화시키기 위해 나이티놀 전선으로 만든 도화선에 불을 붙였습니다. 또, 제레미는 누구든지 이 시스템을 보기만 하면 폭죽 발사용이라는 걸 알 수 있도록 만들었는데, 이 아이디어는 꽤 성공적으로 구현되었습니다.

View post on imgur.com

물론 이런 프로젝트를 만들 때는 프로젝트가 실없어 보이더라도 재미가 있는 걸까 고민하는 게 중요하지만, 화재와 화상의 위험이 있다는 사실도 반드시 염두에 두어야 합니다. 이 경우에는 애초에 폭죽 발사용이 아닌 장치로 폭죽을 발사하는 데다가 나이티놀 전선 자체도 주의해서 다루지 않으면 화상을 입힐 수 있기 때문입니다. 이런 프로젝트는 진행하기 전에 주의 사항을 충분히 숙지해야 합니다.

스키 타고 축구하는 휴머노이드 로봇을 만나다

휴머노이드 로봇한테 스키도 태우고 축구도 시키며 별 시도를 다 하는 이들이 있다. 한양대학교의 휴머노이드 로봇 메이커 팀 ‘히어로즈’(HERoEHS, Hanyang Erica Robot Engineering for Human Society)가 바로 그들이다.

히어로즈는 지난 2월 평창동계올림픽의 성공 개최를 기원하며 열린 휴머노이드 로봇들의 스키대회 <스키로봇챌린지>에 다이애나(DIANA, 여성 스키선수 다이애나 골든의 이름에서 따옴)를 이끌고 출전해 주목받은 바 있다. 그랬던 그들이 이번 달에는 축구대회에 나선다. FIFA 월드컵 말고 세계 최고 권위의 로봇축구대회 로보컵에 말이다. 새 로봇의 이름은 앨리스(ALICE, Artificial Learning Intelligence Robot for Curture & Entertainment)다.

<스키로봇챌린지>에 출전한 한양대학교 휴머노이드 로봇 메이커 팀 히어로즈와 스키로봇 다이애나 (사진: 히어로즈팀)

<스키로봇챌린지>에 출전한 한양대학교 휴머노이드 로봇 메이커 팀 히어로즈와 스키로봇 다이애나 (사진: 히어로즈팀)

축구로봇의 이름에 웬 컬처와 엔터테인먼트가 들어갔냐는 우문에 한재권 박사와 엄윤설 디자이너는 이렇게 답했다. “축구만 하겠다는 용도로 만드는 게 아녜요. 문화와 오락의 범주에서의 다양한 용도로 만들고 싶었죠.”

단순히 스키만 타거나 축구만 하는 로봇이 아닌, 자율주행과 인공지능을 다각도로 갖춘 진정한 휴머노이드 로봇을 만들고 있다는 그들과 이야기를 나눴다.

스키 로봇 다이애나를 만들 때 어떤 기술을 중점으로 개발했나요?

우리가 스키 타는 로봇을 만들어야겠다 했을 때 섭외해야 할 인물 1순위가 스키선수였어요. 그래서 서울대학교에서 운동 역학을 공부하는 전직 국가대표 스키선수 문정인 코치와 함께했어요.

결국은 사람이 타는 모습과 가장 가깝게 흉내를 내야 의미 있겠다고 생각한 거예요. 스키를 타기 위해 허리를 구부리거나 발목 각도를 조정하는 등의 능력이 생기면 그 기술을 바탕으로 일상에서의 다른 행동들도 가능할 테니까요. 로봇이 스키를 탄다고 스키만이 목적이 아니란 말이죠. 기반기술 갖추기가 진짜 목적이에요. 이 정도까지 해낸 건 저희가 최초라고 감히 말할 수 있겠네요.

인간의 움직임을 그대로 가져가는 데 어려움은 없었는지요?

사실 처음에는 스키가 쉬울 줄 알았어요. 한 발 한 발씩 떼는 보행과 달리 스키는 두 발을 다 붙이잖아요. (웃음) 그런데 스키를 탈 때 우리가 컨트롤하기 어려운 외부 요인이 너무 많았어요. 눈이 어딘가는 얼고 어딘가는 녹은 부분이 있으니까 곳곳마다 순간 가속도가 달라져서 애를 먹었어요. 완전 뒤통수 맞은 거죠.

그래도 기술적으로 허리, 발목, 무릎 등을 최대한 문 코치님이 준 팁에 따라 최대한 실제 스키선수가 움직이는 것처럼 구현했어요. 현재 유행하는 크로스 언더에다 카빙 턴도 적용했고요. 구경 온 스키선수나 스키강사들이 보고 다들 놀랐어요. “장난감 만드는 줄 알았는데 진짜 스키를 타네요!” 하면서요.

연구실에서 휴식 중인 다이애나

연구실에서 휴식 중인 다이애나

뉴질랜드로 전지훈련도 다녀왔어요. 거기까지 가서 무엇을 느끼셨나요?

주최 측에서는 웅진플레이도시에 있는 실내 스키장을 일주일에 한 번 쓸 수 있도록 배려해줬어요. 하지만 인공 눈의 질이 실제 눈과 너무 달라서 그걸 기준으로 연습했다가는 실전에서 결국 다 바뀌겠더라고요. 전략을 세웠죠. 여름방학 때 결판을 내야겠다고. 그래서 6월에 연구프로젝트가 시작됐는데 두 달 만에 로봇을 만들고 얘를 데려다가 보름간 뉴질랜드까지 다녀온 거예요.

가서는 정말 고시 공부하러 절간에 들어간 것처럼 잠도 못 자고 매일같이 연구만 했어요. 우리를 방해하는 모든 요소를 차단한 채 집중하고 또 집중했죠. 그러면서 우리는 다른 팀들과 달리 매우 빠르게 실전 테스트를 마칠 수 있었어요. 진짜 설산을 겪고 나서는 설계부터 다 바꿔버렸거든요. 필드테스트가 없으면 연구실에서 백날 해봐야 소용없어요. 빠른 실전 경험을 바탕으로 보다 정확한 방향으로 준비할 수 있었다는 게 우리에게는 매우 중요했어요.

다이애나가 전지훈련장에서 활강하고 있다. (사진: 히어로즈팀)

다이애나가 전지훈련장에서 활강하고 있다. (사진: 히어로즈팀)

로보컵에 출전할 로봇 앨리스에 중점적으로 챙기는 기술은 무엇인가요?

아무래도 보행이죠. 로봇에게 보행은 매번 한 발을 드는 순간이 있다는 거고 이때 든 발을 다시 땅에 내려놓는 순간까지가 위기예요. 그때마다 중심을 잡는 컨트롤이 매우 어렵거든요. 로봇의 키가 얼마인지 무게중심이 어디에 있는지 상·하체의 무게가 얼마나 되는지 골반의 폭이나 발 크기는 어떤지 안정성을 잡고자 고려해야 할 것들이 정말 많아요.

지금 우리는 여러 보행 기법 중 2가지에 집중해서 투 트랙으로 가는 중이에요. 하나는 일본에서 고안된 이론적으로만 가능하다던 보행 방법이었는데 3년 전쯤엔가 실행에 성공해서 화제가 된 기법이 있거든요. 훨씬 최신인 데다 효율적인 이 버전을 가져다가 앨리스에 대입해서 열심히 연습하고 있어요. 또 하나는 오픈 CV처럼 공개된 보행소스고요. 이 버전은 플랜B로써 같이 준비하고 있죠.

웃옷을 멀끔히 차려 입은 엘리스(사진: 히어로즈팀)

웃옷을 멀끔히 차려 입은 앨리스(사진: 히어로즈팀)

이번에는 축구선수와 같이 일하지는 않나요?

축구선수와 같이하지는 않아요. 왜냐면 스키와 달리 우리 모두 걸어 다닐 줄은 아니까요. 그리고 로봇이 일반인이 차는 것만큼만 차도 지금은 엄청 대단한 거예요. 때문에 이 정도로 하고 있지만, 미래에는 또 모르죠.

로보컵에는 2050년까지 세워진 목표가 있어요. 성인 크기로 인간 축구팀과 겨룰 만한 수준의 로봇팀을 만드는 거죠. 매년 로보컵 경기가 진행되면서 기술이 발전하는 속도가 대단해요. 그때쯤이면 진짜 될 것 같아요. 제가 은퇴했을 때겠네요. (웃음) 30여 년 정도 뒤라면 인간의 축구기술을 배우겠다고 축구선수를 초빙할 수도 있겠죠. 아직은 아니겠지만요.

엘리스가 팀원들과 보행을 연습하고 있다. (사진:히어로즈팀)

앨리스가 팀원들과 보행을 연습하고 있다. (사진:히어로즈팀)

엄윤설 디자이너가 설계 중인 엘리스의 몸통

엄윤설 디자이너가 설계 중인 앨리스의 몸통

로보컵의 경쟁상대로는 어떤 팀들이 있는지요?

월드컵 하면 떠오르는 전통의 강호가 있듯이 로보컵에서도 그렇게 불릴 만한 팀들이 있어요. 독일과 일본 쪽 팀들이 굉장히 강하거든요. 예전에 한재권 박사가 미국 소속으로 있을 당시에 그 팀이 독일, 일본 외의 팀 중에서 딱 한 번 우승했었어요. 그게 2011년이었어요.

독일과 일본이 매우 오랫동안 로보컵에 참가하면서 기술과 노하우를 상당히 축적해온 상태예요. 연구진들이야 매번 바뀌고 로봇 역시 매번 업그레이드되고 달라지지만, 그 기술을 쌓고 있는 팀은 동일하죠. 성인 크기 로봇을 소화할 수 있는 팀들부터가 아직 몇 없어요. 전 세계에서 참가를 선언한 팀이 우리를 포함해 여덟 개 팀뿐이에요.

올해 로보컵에서의 목표는 어디까지인가요?

우리는 이번이 첫 출전이어서 시작부터 “우리가 다크호스다!” 하지는 않아요. 그러면야 좋겠죠. 처음부터 “우리가 우승하겠습니다!” 하면 듣기에는 패기 있고 좋아 보이겠지만 정말 그렇게 돼버리면 독일이나 일본처럼 10년 넘게 기술을 다져온 팀들로서는 황당할 일일 거예요.
일단 이번 대회에서 우리의 목표는 출전에 의의를 두고 그곳의 분위기와 감을 익히는 거예요. 그다음 내년 호주에서 대회를 치를 때에는 우리도 한 방 보여줄 수 있게끔 더 준비해야죠.

엘리스의 다리가 로보컵에서 축구공을 찰 준비에 한창이다.

앨리스의 다리가 로보컵에서 축구공을 찰 준비에 한창이다.

로보컵 종료 후에는 남은 2018년을 어떻게 보낼 생각인가요?

우선 좀 쉬려고요. (웃음) 재작년 가을부터 제대로 쉬지도 못했어요. 지난해 4월에는 에디(EDIE)라는 다른 로봇으로 기획한 공연이 있었고요. 6월에 다이애나 개발을 시작해 뉴질랜드까지 오가며 미친 듯이 만들어서 올해 2월 스키로봇챌린지에 나갔죠. 3월에 에디 공연을 또 했고요. 그리고 6월인 지금은 앨리스 데리고 로보컵 준비하잖아요. 죽을 것 같아요.

10월 말엽쯤 과천과학관에서 에디 3차 공연까지 마치고 나면 그때부터는 우리가 확보한 기술을 다지는 시간을 좀 가져야 할 것 같아요. 여태껏 생산에 목적을 두고 계속 만들어만 왔거든요. 이제는 이 기술들이 완전히 익을 수 있게끔 해야죠. 서둘러서 될 건 아녜요. 여유를 갖고 숨을 쉬어가면서 차근차근 돌이켜보고 정리하게요.

히어로즈 팀내 공간에 붙은 표어. ‘한 번 납땜마다 한 번 체크’의 중요성을 담았다.

히어로즈 팀내 공간에 붙은 표어. ‘한 번 납땜마다 한 번 체크’의 중요성을 담았다.

방금 말씀해준 에디에 대해서도 살짝 소개를 부탁드려요.

에디(EDIE)는 이모셔널 디자인 앤 인터랙티브(Emotional Design & Interactive Entertainment)의 약자에요. 앞서도 말했지만 우리는 엔터테인먼트에 꽂혔거든요. 기존의 로봇 공연 하면 생각나던 객석과 무대가 분리된 춤 공연 같이 한정된 틀을 벗어나고 싶었어요. 그래서 곧 다가올 1인 1로봇 시대를 그리며 새로운 형태의 공연을 만들었죠. 공연장에 들어서면 로봇 하나가 한 사람만을 따라다니면서 상호작용을 함께 나누고 주어진 미션을 해결하는 내용이에요. 이것도 세계최초라 말할 수 있고요. 현재 파트너사도 찾고 있답니다.

어린이들이 에디와 함께 어울려 놀고 있다. (사진:히어로즈팀)

어린이들이 에디와 함께 어울려 놀고 있다. (사진:히어로즈팀)

휴머노이드를 만드는 일에는 어떤 의미가 있을까요? 왜 휴머노이드일까요?

우리가 사람이기 때문이에요. 이유는 형태·환경적인 부분과 심리적인 부분으로 나뉘어요.
먼저 형태적으로 얘기해보죠. 우리가 둘러싸고 있는 모든 환경은 인간의 크기에 맞춰 보편화해 만들어졌어요. 문고리의 높이나 책걸상의 생김새 등등 모두요. 그렇기 때문에 우리와 닮은 휴머노이드 로봇이 있으면 우리가 하는 일들을 다 할 수 있어요. 안 그러면 청소하기 위해서는 청소 로봇을 별도로 돌려야 하고 요리하려면 요리할 수 있는 로봇팔만 따로 갖고 있어야겠죠. 하지만 휴머노이드가 있다면 이 모든 게 단 한 대로 끝나요. 그래서 휴머노이드입니다.

심리적인 까닭도 말씀드리기 전에 먼저 곰 인형을 예로 들어볼게요. 곰 인형의 상체 양옆에 달린 걸 뭐라고 부르나요? 손이라고 부르죠? 분명 동물인데도 앞발이라 부르지 않는다고요. 이처럼 사람은 심리적으로 자기가 의지할 수 있는 대상을 만들었고 그것이 자기랑 닮았다고 투사해왔어요. 사람과 닮은 것일수록 심리적으로 안정감을 받아서죠. 로봇도 마찬가지예요. 휴머노이드 로봇이 여러 면으로나 인간들에게 미칠 영향은 어마어마해요.

사람과 닮은 휴머노이드를 만들 때 주의하는 점이 있다면요?

심리적으로 조심해야 할 점이 있죠. 사람을 닮은 존재일수록 사람이 편안함을 느끼는 건 사실이지만 그 닮은 정도가 미묘하면서 사람이 아님을 확실히 알 경우에는 불쾌지수가 갑자기 확 높아져요. 호감도가 점점 올라가다가 어느 순간 갑자기 툭 떨어지거든요. 그걸 협곡 같다고 해서 언캐니 밸리(불쾌한 골짜기)라고 불러요.

예를 들면 AI 로봇 중 소피아가 있죠. 안 불편하던가요? 사람처럼 얼굴 근육을 움직여서 감정을 표현할 수 있다지만 어색하고 소름 끼쳐요. 피부도 실리콘으로 만들어 색조만 흉내 냈기 때문에 지금 기술로는 사람의 생기를 전혀 따라 할 수 없어요. 우리는 그런 로봇은 디자인하고 싶지 않아요. 그 방향으로 가면 안 된다고 생각해요. 왜냐면 보는 사람을 불편하게 하니까요.

그래서 우리는 언캐니 밸리에 빠지지 않을 만큼의 높이로만 만들어요. 우리 로봇들은 로봇처럼 생겼어요. 그래야 한다고 믿고요. 소재 공학적으로 엄청나게 발전해서 받쳐주면 할 수야 있겠지만 지금은 아니거든요.

로봇 고고학, 옛 스타일의 로봇을 소개합니다.

마이크 베렐라(Mike Barela)가 에이다프루트에 <로봇 고고학>이라는 이름으로 재미있는 시리즈를 연재하고 있습니다. 혹시 알고 계셨나요? 로봇 고고학은 과거의 로봇 기술(최근 것도 있기는 해요)을 살펴보고 옛 스타일의 로봇으로 요즘 할 수 있는 프로젝트가 뭐가 있을지 고민해보는 시리즈입니다.

마이크 베렐라는 최근 글에서 그리기봇을 소개하고 있는데, 아이스크림 막대기와 서보모터로 만든 스피로그래프(Spirograph)를 찍은 영상과 그 외의 여러 가지 그리기봇의 설계와 관련 프로젝트의 링크가 담겨 있습니다.

시리즈의 다른 글에서 마이크는 닌텐도 R.O.B, 로봇 장난감 은행, 라디오쉑(Radio Shack) 로봇 등 여러 로봇을 소개하고 있으니 방문해 보시면 좋겠습니다. 최근의 글 중 제가 정말 마음에 들었던 것은 1953년 로봇인 가코(Garco)에 대한 것이었어요. 이 로봇은 한 엔지니어가 자신의 차고에서 만들었는데 나중에 월트 디즈니를 대변하는 대변로봇(spokeperson)이 되었거든요.

 

이 글은 메이크진(makezine.com)에 실린 원문 Drawbots and other Retro Robots(By Gareth Branwyn)을 번역한 글입니다.

학생들이 만든 인터스텔라 속 걷는 TARS 로봇

Article Featured Image

스웨덴 고텐부르크의 살머스 공과 대학교에서 졸업 프로젝트를 준비하던 학생들이 무엇을 만들지 고민하다 아주 재미있는 설계를 진행했습니다. 처음에 학생들은 걸어 다니는 로봇을 만들고 싶었지만, 찾아본 대부분의 설계는 너무 복잡했습니다. 그때 영화 ‘인터스텔라’에서 본 오벨리스크를 닮은 가상 로봇이 머릿속에 떠올랐고, 이걸 한 번 만들어 보기로 했습니다.

학생들은 영화에 나오는 로봇이 가진 변신 기능과 대화 능력을 모두 구현할 생각은 없었습니다. 하지만 삼각대를 움직이는 것 같은 걸음걸이를 살짝 바꿔서 진짜로 걸어 다니는 TARS 모델을 만들고 싶었습니다. 학생들은 먼저 시뮬레이션을 시작했습니다.

 

“로봇은 이렇게 움직입니다. 로봇의 바깥쪽 블록은 안쪽 블록과 크랭크축으로 연결되어 있고, 크랭크축은 안과 밖의 블록을 모두 들어 올리고 회전시킵니다. 시뮬레이션에는 심머캐닉스(SimMechanics)를 사용해서 장치가 어떻게 작동하는지 확인했습니다.”

 

보다시피 이렇게 해 냈습니다!

“로봇 제작에서 가장 어려웠던 부분은 크랭크축의 볼 베어링 장착 부분을 만드는 거였어요. 이 부분이 딱 맞아떨어져야 해서 알루미늄 실린더를 선반 가공해야 했는데, 도움을 아주 많이 받아야 했죠. 그 외에는 꽤 간단했어요. 애초에 설계 자체가 상당히 간단했거든요. 독자들에게 도움이 될지는 모르겠지만, 사실 프로젝트에서 가장 힘든 부분은 로봇의 안정성을 위해 피드백이 되는 제어 시스템을 설계하는 거였어요. 제어 시스템은 시뮬링크(Simulink)로 겨우 시뮬레이션했습니다. 그 탓에 로봇이 조금 흔들거리기는 하지만, 어쨌거나 제어 시스템 없이 걸을 수는 있습니다.”

프로젝트가 아주 멋지게 완성되더라도 언제나 배울 점은 있습니다. 다시 만들 때에는 개선할 부분이 있다는 거죠.

“다시 만든다면 DC 모터 대신 스테퍼 모터를 쓸 생각이에요. 그래야 피드백이 되는 제어 시스템 없이도 모터를 정확하게 제어할 수 있으니까요. 또, 자체 제어 시스템을 구현해서 더 잘 걸을 수 있을지 확인해보고 싶어요.”

 

이 글은 메이크진(makezine.com)에 실린 원문 These Students Made A Walking TARS Robot From Interstellar(By Caleb Kraft)을 번역한 글입니다.

쉽고 재밌게, 에이다프루트의 로봇 제작 키트 ‘크리킷’

최근 에이다프루트(Adafruit)의 유튜브 채널에 올라오는 동영상에는 창립자이자 CEO인 리모 프라이드(Limor Fried)가 새로운 보드를 자랑하며 판지로 만든 재미있는 프로젝트를 구동하는 모습이 자주 보입니다. 보드의 이름은 ‘크리킷(CRIKIT)’으로 창의적인 대화형 로봇 제작 키트(Creative Robot interactive Construction Kit)라는 뜻 입니다. 지금은 프로토타입 개발 단계인 듯한데, 동영상을 보고 나니 아주 호기심이 생깁니다.

 

여기서는 서보 모터를 사용해 판지로 간단히 만든 손을 폈다 접었다 합니다.

모터가 그림을 회전시켜 주니 그림에 생동감이 생기네요.

마지막으로 몇 가지 서보 모터의 데모 버전을 같은 보드에서 작동시켜 봅니다.

 

크리킷 보드를 사용하면 모터, 센서, 전구 등 프로젝트에 필요한 부품들을 구동시킬 수 있습니다. 보드를 서킷 플레이 그라운드(Circuit Play Ground)나 아두이노(Arduino) 등과 함께 사용해서 로봇을 만들면, 모터를 구동하거나 용량성 터치 센서를 사용하기 위해 추가 회로를 어떻게 구성할지 고민하지 않아도 된다고 합니다.

 

크리킷 보드는 메카트로닉스나 로봇공학 프로젝트를 만드는 데 필요한 건 모두 갖추고 있습니다.

  • 표준 서보보터 4개(소형이나 대형)
  • 킥백 다이오드를 사용한 고전류 ULN2003 달링튼 드라이브 트랜지스터 4개.
    릴레이, 솔레노이드, 대형 LED, 단일 모터에 사용하기 좋습니다. 단극성 스테퍼 모터도 구동시킬 수 있습니다.
  • 다양한 센서, 푸시버튼, LED 등의 연결을 위한 아날로그 및 디지털 IO 8개.
    암소켓 헤더가 있어서 점퍼선이나 전선을 끼우기 좋습니다. 각각에 대응되는 전원 및 접지 핀이 있습니다.
  • PWM을 지원하며 1A 이상의 과전류를 차단하는 양방향 DC 모터 드라이버(DRV8833) 2개.
    양극성 스테퍼 모터도 구동시킬 수 있습니다.
  • 용량성 터치 패드 4개
  • 레벨시프터가 내장된 네오픽셀(Neopixel) 출력 1개
  • 볼륨 조절용 포텐셔미터가 장착된 D급 모노 스피커 앰프 1개
  • 4A에서 5V를 지원하며 온오프 스위치를 장착한 DC 출력 입력 1개.
    전원 입력 보호 기능이 있어서 입력 전압이 약 5.5V를 넘으면 자동으로 꺼지기 때문에 실수로 9V 어댑터에 연결해도 보드가 손상될 위험이 없습니다!

에이다프루트는 최근 판지에 큰 관심을 보이고 있고, 관련 제품도 선보이고 있죠. 에이다프루트가 주문제작형 판지 키트를 선보일 생각인지 아니면 제대로 계획을 세워서 업사이클링에 초점을 맞출지 자세한 정보는 알려지지 않았습니다. 그렇지만  에이다프루트 러닝 시스템을 빛낼 여러 프로젝트를 곧 공개할 거라고 합니다.

에이다프루트는 몇 주 안으로 테스터들에게 베타 버전의 보드를 선보일 예정입니다. 최종 목표 가격은 30달러라고 합니다.

 

이 글은 메이크진(makezine.com)에 실린 원문 Adafruit Previews CRICKIT, Hopes To Make Robotics More Acessible(By Caleb Kraft)을 번역한 글입니다.

로봇이 이케아 가구를 조립한다고?!

로봇에게 미뤄버릴 만한 일로 이케아 가구 조립만한 게 있을까요? 저야 개인적으로 가구 조립을 좋아하지만 저 같은 사람은 아마도 극소수겠지요. 그래서인지 유튜브에는 마치 짜기라도 한 듯이 혼란, 좌절을 겪으며, 때로는 우스꽝스러운 모습으로 이케아 가구를 조립하는 영상으로 가득합니다.

이제 그 부끄러운 동영상 목록에 로봇의 영상도 추가할 수 있게 되었습니다.

동영상에 등장하는 이케아봇은 싱가폴 난양기술대학(Nanyang Technological University)의 제어지능로봇그룹(Control Intelligence Robot Group)이 이케아의 스테판(STEFAN) 의자를 인간의 개입 없이 조립할 수 있도록 프로그램되어 있습니다. 오랜 시간의 코딩 작업과 훈련, 서브태스크 조정, 시행 착오를 거친 끝에 2개의 로봇 팔이 20분 동안 의자를 성공적으로 조립할 수 있었습니다.

로봇이 가구 조립 방법을 배우는 동영상을 찍는데 실패 영상이 빠질 순 없겠죠. IEEE 스펙트럼(IEEE Spectrum)에 따르면 “이 동영상들은 모두 로봇이 조각을 주워 벽에 던지며 미친 듯이 소리를 지르는 장면 바로 앞에서 잘려 있다”고 하네요.

예전에는 로봇공학과 로봇의 자율성 연구가 이루어야 할 과업이라고 해 봐야 냉장고에서 맥주 꺼내기 정도였습니다. 그러나 지금 로봇에게 새로운 도전이 기다리고 있습니다. 이케아 같은 가구점뿐 아니라 슈퍼마켓 같은 곳에서도 인간이 쇼핑하는 동안 로봇이 물건을 조립해 주는 미래를 상상해볼 수 있겠죠.

다른 이케아봇과 NTU 로봇이 가구를 조립하는 수많은 영상은 IEEE 스펙트럼 홈페이지에서 확인할 수 있습니다.

 

이 글은 메이크진(makezine.com)에 실린 원문 Watch Robots Attempt to Assemble Ikea Furniture(By Gareth Branwyn)을 번역한 글입니다.

MWC에 간 파이보

지난 MWC 2018(Mobile World Congress)에 서큘러스가 파이보와 함께 참가하였다. MWC는 미국 라스베이거스에서 열리는 국제소비자가전박람회(CES. Consumer Electronics Show), 독일 베를린에서 열리는 국제 가전박람회(IFA, Internationale Funkausstellung)와 함께 세계 3대 IT 전시회로 불린다.

(좌) MWC2018와 파이보 / (우) MWC 로고 (출처: MWC 공식 사이트)

MWC란 어떤 행사인가?

MWC는 세계이동통신사업자협회(GSM)가 주관하는 모바일 산업 및 콘퍼런스를 위한 국제 박람회다. 2005년부터 매년 2월 마지막 주 월요일부터 목요일까지 나흘 동안 스페인 바르셀로나의 피라 바르셀로나(Fira Barcelona)에서 열린다. 피라 바르셀로나는 바르셀로나에서 가장 큰 전시관으로 약 2천여 개의 기업이 총 10개(1~8, 8.1, CS)의 홀에서 제품과 기술을 선보인다. 관람객은 2017년 기준, 약 11만 명으로 100여 개국에서 전시 및 관람을 위해 이곳에 모인다. MWC가 바르셀로나를 먹여 살린다는 말이 있을 정도로 항공, 숙박료가 몇 배로 값이 뛰고 식당도 전시 참가자들로 문전성시를 이룬다.

MWC는 기본 입장권이 100만 원 정도로 굉장히 비싸다. 입장권을 구매하면 4일간 바르셀로나 시내에서 무료로 대중교통을 이용할 수 있는 교통권을 받을 수 있으며, 더 비싼 입장권을 구매할수록 키노트, 세미나 참가, 전시 투어 등 많은 혜택이 주어진다. 입장권이 고가인 만큼 각 기업에서는 의사결정권을 가지고 있는 사람들이 많이 방문하며, 기본 복장규정은 비즈니스 룩이다.

MWC와 함께 4YFN(4 Year From Now), YOMO(YOth Mobile festival) 두 행사가 피라 몬트후이크(Fira Montjuic)에서 열린다. 4YFN은 스타트업이 모여 있는 전시 행사로, 4년 뒤에 MWC에서 다시 만날 만한 유망한 스타트업이 모이는 전시이다. YOMO는 학생들을 대상으로 열리는 행사로 과학과 기술을 결합한 모바일 환경을 접하고 직접 체험해볼 수도 있다.

MWC 2018의 행사 주제

MWC 2018의 주제는 ‘Creating a Better Future’로, 더 나은 미래를 만들기 위한 다양한 신기술과 신제품이 쏟아져 나왔다. 그리고 큰 주제에 맞춰 ①4차 산업혁명, ②미래 통신 사업자 ③네트워크 ④디지털 소비자 ⑤사회 첨단 기술 ⑥콘텐츠&미디어 ⑦응용 인공지능 ⑧혁신이라는 세부 주제가 정해졌다.

MWC 2018 주제: Creating a Better Future (출처: MWC 공식 사이트)

짧은 시간 동안 전시장을 돌아보며 직접 느낀 가장 큰 주제는 5G와 다양한 기술의 연동이었다. 많은 국가의 통신사에서 5G를 주제로 신제품과 기술을 많이 가지고 나왔는데, 그중에 재미있는 점은 자동차가 많이 나왔다는 것이다. 5G가 상용화되면 통신 인프라의 개선으로 스마트 카가 활성화되기 좋은 환경이 갖추어지기 때문인 것 같다.

MWC 행사장 전경

전시 장소는 1~8.1, CS 관으로 구성되어 있다. 주제별로 각 전시관이 구성되어 있고, 나라별로 크게 부스를 운영하는 곳도 있었다. 각 관의 명당에는 여러 나라의 대기업들이 자리하고 있고 그 주변으로 다양한 작은 기업들이 있었다. 기업이 클수록 관람객이 직접 체험해볼 수 있는 것들이 많아서 끊임없이 관람객이 오는데, 곳곳에 자리한 작은 기업들의 부스는 한산해 보여 마음이 아팠다.

MWC가 열리는 피라 바르셀로나(Fira Barcelona)에서 4YFN, YOMO가 열리는 피라 몬트후이크(Fira Montjuic)까지 무료 셔틀버스가 운영되기 때문에 두 전시관도 편하게 방문할 수 있는데, 이 전시들은 MWC보다 좀 더 캐주얼하고 활발한 분위기를 느낄 수 있다.

4YFN 행사장 전경

MWC에서 서큘러스

서큘러스는 이번에 대구 테크노파크와 K-ICT 디바이스랩의 지원을 받아 1홀 내의 한국관에서 가정용 소셜 로봇 파이보(piBo)를 전시했다. 1홀은 출입구와 연결되어있는 데다가, 화웨이 부스가 있어서 오가는 사람이 많은 전시관이었다. 지난해에는 스마트벤처캠퍼스의 지원을 받아 4YFN에 전시하면서 올해는 MWC 본 전시로 올라오게 되었다. 작년에 전시를 하면서 내년에는 꼭 MWC에 전시할 수 있게 열심히 하자고 다짐했었는데 그 목표를 이룰 수 있어서 좋았다.

파이보의 변화된 모습: 왼쪽부터 창업 전, 작년, 올해

서큘러스는 라즈베리파이를 이용하여 로봇을 만들었고, 음성인식, 영상처리 등 인공지능을 결합하여 지금과 같은 형태의 파이보를 만들었다. 아직 국내에는 소셜 로봇이라는 개념이 익숙하지 않지만, 인공지능 스피커에 사용자와의 감정적인 교류를 더한 제품으로 1인 가구나 핵 가구를 위한 친구 같은 로봇이라는 것이 주요 콘셉트다. 처음 로봇을 만들고 전시할 때만 해도 3D 프린터를 이용한 네모난 로봇이었는데 이제는 제법 둥글둥글 친숙한 이미지에 금형 진행 단계까지 이르러 올해 출시를 앞두고 있다.

서큘러스 부스를 방문한 언론 및 관람객

전시에 참여하며 목표한 것은 출시 전에 바이어를 대상으로 제품의 가능성을 확인하는 것이었다. 국내에는 아직 소셜 로봇에 대한 관심이 높지 않은데, 해외 바이어들은 흥미를 보일지, 어떤 기술에 관심을 가질지, 가격은 어느 정도가 적정할지 궁금했는데, 전시를 통해 어느 정도 점검할 수 있었다. 실제로 작년에는 4YFN 전시를 통해 AP통신, 씨넷(CNET과 인터뷰를 했고, 세계 언론으로 퍼져 투자 유치 및 사업 유지에 큰 도움이 되었다. 올해도, 감사하게 로이터 통신과의 인터뷰가 이루어져 전 세계에 다시 한번 파이보의 가능성을 알릴 기회를 얻게 되었다. 이제부터는 파이보를 더 잘 보완해서 완성된 제품으로 판매할 수 있게 노력하는 일만 남았다.

*로이터통신과의 인터뷰

MWC에 소개된 로봇

MWC에 참가하면서 기대했던 또 다른 목표는 전시에 어떤 로봇들이 나왔는지 확인하는 것이었다. 지난 CES에 많은 기업이 로봇을 대거 선보이면서, 그 로봇들이 MWC에도 나온다는 기사를 접했기 때문이다. 하지만 행사 자체가 ‘모바일’이 중심인 만큼 기대에 못 미친 것은 사실이었다.

전시 동안 부스를 운영해야 했기 때문에 마지막 4일 차에만 다른 부스를 구경할 수 있었다. 많이 둘러보진 못했지만, 그중에 눈에 띄는 기술을 가진 로봇은 국내 IPL의 ‘아이지니’와 해외의 ‘temi’라는 로봇이다. 가장 흔하게 눈에 띈 로봇은 소프트뱅크의 페퍼였다. 소프트뱅크 부스 외에 다른 기업의 서비스 로봇으로도 활용되었기 때문이다. 심지어 한국으로 돌아가는 길에 이탈리아 공항 면세점에서도 페퍼를 만날 수 있었다!

MWC에 전시된 다양한 로봇들

만약 로봇 전시를 보고 싶다면, MWC보다는 CES나 IFA가 더 적합하다는 게 개인적인 생각이다. 소셜 로봇의 경우 단순한 기계가 아니고 우리 삶과 밀접한 가전제품 혹은 친구의 의미로 확장될 수 있으므로 모바일 전시보다 가전 전시회가 좀 더 밀접하지 않을까 생각한다.

MWC와 한국관

MWC와 4YFN을 다니며 한국관으로 참가한 다양한 기업들을 만나볼 수도 있었다. 예전에 기사에서 국제 전시회의 한국관에 관한 내용을 읽은 적이 있었는데, 긍정적인 면과 부정적인 면을 고루 다루지 못해서 아쉬웠다. 두 번의 전시를 통해 느낀 것은 아직 스타트업에게는 긍정적인 면이 더 많다는 것이다.

첫째, 비용을 절감할 수 있다.
전시를 참가하기 위해서 부스 임차비, 꾸밈비, 체재비 등 비용이 많이 들어간다. 규모가 작은 스타트업에게는 큰 부담일 수 있다. 한국관 전시는 비용을 아낄 수 있다는 큰 장점이 있다. 또한, 올해는 부스마다 통역사를 지원받아 큰 힘이 되었다. 현지에 사는 한국 분들을 통역사로 지원받아서, 부스 방문객들에게 좀 더 자유롭게 우리 제품을 소개할 수 있었다.

둘째, 투자 유치 및 바이어 미팅과 같은 성과를 끌어낼 수 있다.
좋은 제품을 만드는 것만큼 회사를 알리고 투자나 판매 채널을 만드는 것도 중요하다. 국내외 언론에서 부스를 많이 방문하는데, 부스 위치에 따라 관람객 수에 차이가 있기는 하다. 우리는 두 번의 한국관 전시에서 모두 부스를 예쁘게 잘 구성해주어 관람객이 많이 찾아왔고, 각종 언론 인터뷰를 통해 잘 홍보할 수 있었다.

마무리

서큘러스는 MWC에 참가할 때마다 조금씩 발전된 모습의 파이보를 선보였다. 작년에는 음성인식 기술을 넣은 3D 프린팅 버전의 파이보를 선보였고 올해는 얼굴인식을 통해 사용자를 구분하고 감성적인 부분을 추가한 목업(mockup) 버전의 파이보를 선보였다. 감사하게도 전시할 때마다 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 앞으로는 완성된 제품을 가지고 전시하는 것이 목표다.
내년에는 시장에 출시된 파이보와 함께 MWC에 참가할 수 있기를 기도한다.

서큘러스 화이팅! 파이보 파이팅! (MWC 부스 현장에서 기연아님)

이 기사는 한국과학창의재단이 운영하는 메이크올 뉴스레터 3월호에서도 보실 수 있습니다. ☞메이크올 뉴스레터 보기


로봇 공학 입문: 간단한 센서의 작동 원리 이해하기

로봇이 진짜 로봇 대우를 받으려면, 환경을 감지하고 환경에 영향을 줄 수 있어야 합니다. 그렇기 때문에 센서는 로봇 공학에 매우 중요합니다. 로봇 공학자를 꿈꾸는 꿈나무라면, 로봇을 똑똑하게 만드는 방법을 꼭 이해해야 하죠. 저는 최근에 킥스타터 캠페인을 시작했고, 우리가 판매하는 모든 키트와 함께 무료 센서를 제공하고 있습니다. 캠페인이 끝나기 전에 여기에서 확인하세요!

이 포스트에서는 로봇의 작동을 감각 > 사고> 행동 3가지로 나눠서 안내하겠습니다. 로봇 공학에서 널리 사용되는 분류이며, 로봇을 프로그래밍하는 방법을 이해하기에도 좋은 방식입니다. 이제 시작해 볼까요?

센서 고르기

감지할 대상에 따라 수많은 센서가 있지만, HC-SR04 초음파 거리 센서는 저렴하고 간단하면서도 로봇에 널리 사용되기 때문에 추천할 만 합니다(아두이노 라이브러리도 매우 편리하게 준비되어 있어요).

로봇 모델 정의하기

이 초음파 센서는 거리를 감지할 수 있으니, 충돌을 피하는 간단한 로봇부터 시작해 볼까요? 이 로봇은 앞뒤로 움직일 수 있고, 제자리에서 양쪽으로 회전할 수 있습니다. 로봇의 전면에는 거리 센서가 있구요. 이제 어떤 로봇을 만들지 정의했으니, 어떻게 행동하게 할지 생각해 봅시다.

 

감지, 사고, 행동이란?

감지, 사고, 행동은 많은 로봇 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 의사 결정 루프입니다. 말은 어렵지만 실상 매우 간단합니다. 예를 들어, 지금 만들 로봇은 전방에 장애물이 있는지 감지해야 합니다. 그런 다음 로봇이 앞으로 나아갈 수 있는지, 회전해야 할지, 후진해야 할지를 생각(사고)해야 합니다. 그리고 그 결정에 따라 행동해야 하겠지요. 이와 같은 논리는 모든 로봇에 적용될 수 있으며, 모든 행동과 모든 감지(센서)에 대해서도 적용될 수 있습니다.  

이러한 논리를 로봇 제어를 위한 코드로 바꾸려면, 좀 더 구체적이어야 합니다. 아래와 같이 간단한 로봇 동작을 만들어 봅시다.

  1. 장애물이 3cm 이내에 있는지 감지
  2. 장애물이 없다면 앞으로 전진
  3. 장애물이 있으면 뒤로 후진

이 정도는 코드로 변환하기가 매우 쉽겠지요. 그런데 실제로 이를 코드로 만들어서 돌려 보면, 로봇이 벽을 앞두고 계속 제자리에서 전진, 후진을 반복하게 됩니다. 3cm 앞에 벽이 감지될 때까지 전진하다가, 벽을 감지하면 후진하고, 또 감지될 때까지 전진을 반복하게 되는 것이지요. 그러니, 아래와 같이 행동을 수정합시다.

  1. 장애물이 3cm 이내에 있는지 감지.
  2. 장애물이 없다면 앞으로 전진.
  3. 장애물이 있으면 왼쪽으로 회전한 후, 1단계로 복귀.

이렇게 하면 로봇이 3cm 이내에 벽이 없는 방향을 찾아내서 전진할 수 있게 됩니다.

이제, 로봇이 장애물을 피하도록 돕는 데 실제로 적용할 수 있는 감각, 생각, 행동 모델을 만들었습니다. 물론 아주 정교한 모델은 아니기에, 장애물 회피를 향상시키기 위한 복잡한 요소를 얼마든지 추가할 수 있습니다.  

간단한 로봇이라 할지라도, 매우 복잡한 감지, 사고, 행동 모델을 통해 굉장히 스마트한 행동이 가능하도록 설계할 수 있습니다. 그리고 이것은 로봇의 본질이기도 합니다. 진짜 스마트함은 소프트웨어에 들어있다는 점이지요!

위에서 설계한 논리대로면 로봇이 우회전을 한 번 해도 되는 상황에서 좌회전을 3번 해야 하기 때문에 비효율적입니다. 그럼, 위에서 만든 3단계에 이어 4단계를 더해서 아래와 같이 로봇의 행동을 수정합시다.

  1. 장애물이 있으면 왼쪽으로 회전한 다음 1단계로 복귀.
  1. 장애물이 3cm 이내인지를 로봇이 감지.
  2. 장애물이 없다면 앞으로 전진.
  3. 장애물이 있으면 왼쪽으로 회전한 후 다시 장애물을 감지.
  4. 장애물이 없는 경우 전진하고, 루프를 리셋.
  5. 장애물이 있으면 오른쪽으로 회전한 후 다시 장애물을 감지.
  6. 장애물이 없는 경우 전진하고, 루프를 리셋.
  7. 장애물이 있으면 장애물이 없을 때까지 오른쪽으로 계속 회전.

이제 우리 로봇은 양쪽 방향을 모두 검사하며 벽이 있는지 확인합니다. 즉, 로봇이 더 효율적으로 움직이게 됩니다. 간단한 행동이지만, 설명하기가 점점 복잡해지지요? 하지만, 이러한 행동을 일련의 감각, 사고, 행동 루프로 생각하면 이해가 훨씬 쉬워집니다!

자, 지금까지 감지, 사고, 행동의 아주 간단한 예를 알아보고 장애물 회피 프로그램을 만들어 보았습니다. 이러한 행동을 간단하게 코드로 변환해서 로봇을 가지고 놀 수 있겠지요? 물론, 감지 거리가 더 긴 센서와 다양한 유형의 다른 센서를 추가하여 동작을 더욱 정교하게 만들 수도 있습니다. 감각, 사고, 행동이라는 분류법만 잘 기억하세요. 그럼 정교한 동작도 얼마든지 만들 수 있을 테니까요. 무료 센서가 포함 된 로봇 키트를 찾고 있다면 저희 킥스타터 페이지를 확인하세요!

시리얼을 도둑질하는 로봇

모든 위대한 기계가 꼭 실용적이어야 할 필요는 없습니다. 이를 보여주는 한 가지 예는 키트 Kit Fuderich가 만든 기계인 Rice Krispies Loader로, 이 기계는 선을 따라 움직이는 로봇과 아두이노 두에로 제어하는 움직임 감지 시리얼 지급기를 결합한 것입니다.

6학년 기술 선생님이자 9학년 작업실 선생님인 Fuderich는 아두이노와 MATLAB 소프트웨어 연동을 계획하고, 3D프린팅 및 로봇 암 제작, 센서를 활용한 두 시스템의 연동과 같은 몇 가지 개념을 쉽게 설명하기 위한 목적으로 시스템을 두 부분으로 구성했습니다.

동영상을 보면 알 수 있듯이, 이 프로젝트에서는 직접 제작한 로봇 암을 활용해 지나가는 길찾기 로봇에 시리얼을 담습니다. 시리얼을 흘리지 않고 옮기기 위해 압력 센서를 로봇이 지나가는 길 위에 놓아 시리얼을 옮기는 시간을 정확히 맞췄지요.

Rice Krispies Loader 로봇 암에 사용된 여러 가지 부품들

Fuderich의 프로젝트는 맛있는 시리얼을 사람에게 배달하지 않는다는 치명적인 단점에도 불구하고, 최근 교사 애완용 로봇공학 경연 대회(Teacher’s Pet Robotics Challenge)에서 우승을 차지했습니다. 이 로봇은 기발한 기계임에는 분명하지만 시리얼을 몽땅 훔쳐가려는 범죄의 공범자랍니다.

Rice Krispies Loader은 여러분의 맛있는 아침식사를 훔쳐가기 위해 설계된 로봇입니다

다행히 Fuderich의 길찾기 로봇인 Line Follower 2 Extreme Bot 역시 발전의 여지가 있는 프로젝트입니다. 이 로봇을 약간만 수정한다면 근처에 있는 사람에게 맛있는 물건을 배달하거나, 최소한 역사상 가장 많은 기술이 사용된 시리얼 그릇의 역할을 할 수 있을 것 같네요.

원문링크 This Cereal-Stealing Robot Will Swipe Your Breakfast