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자동차/로봇 “서비스 로봇(Service Robot)” 연구개발 동향

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-07-28 23:58:00
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1. 지금까지의 연구의 흐름

 

로봇은 구조화 환경에서 산업용 로봇으로서 실용화되었고, 다음으로 비구조화 환경에 대처하기 위한 기술 개발과 함께 서비스 로봇 연구가 발전되어 왔다.

 

서비스 로봇 연구는 우주, 심해, 원자력 시설과 같은 사람이 일할 수 없는 극한 환경에서의 작업을 목적으로 시작되었다. 초기에는 원격 조종에 의한 머니퓰레이터형 로봇이 주류였으며, 비포장 주행ㆍ보행 및 내환경 기술, 센싱 기술을 과제로 했었지만, 점차 자율 작업에 대한 욕구가 생겨나 그에 따른 지능화 기술이 중심적인 과제가 되었다.

 

그 후 노동 환경이 좋지 않은 힘들고, 더럽고, 위험한 현장에서 해야 하는 일을 대체하는 로봇 분야로 발전되었다.

 

20세기 말이 되면서 소니의 aibo 및 혼다의 AISIMO가 개발된 것을 계기로, 엔터테인먼트 및 힐링, 교육 등 사람과 공생하는 로봇의 가능성이 제시되어, 서비스 로봇의 영역이 확장되었다. 그 후 현재에 이르기까지 다양한 분야에서 서비스 로봇의 도입을 검토하고 있다.

 

2. 현재의 흐름

 

2002년에 발매된 가정용 로봇 청소기 ‘룸바’는 전 세계적으로 누적 2,000만 대 이상 판매되었으며, ‘가장 성공한’ 서비스 로봇으로 여겨지고 있다. 또한 2018년에 소니가 발매한 소형 로봇 ‘아이보’는 발매된 지 반년 만에 2만 대가 팔리는 등 시장이 엔터테인먼트 로봇으로서 서비스 로봇을 받아들이게 되었다.

 

현재는 홍콩에서 일하는 자율주행 경비 로봇 및 레스토랑 서빙 로봇이 고객 접대ㆍ안내를 하는 등, 한 대의 로봇에 핵심 기능을 중심으로 다양한 기능이 부가되어, 서비스 로봇이 제공하는 기능이 다양해지고 있다.

 

또한 기존의 서비스 로봇은 공장이나 점포의 뒤편에서 작업하거나 사람이 없을 때 집 안을 청소하는 등 사람과 직접 접촉하는 일이 별로 없었지만, 최근에는 호텔의 접수, 안내와 같이 사람과 공생 및 협동하는 서비스 로봇이 요구되고 있다.

 

3. 해외 관련 정책

 

미국 연방 정부가 정리한 미국의 로봇 연구개발 로드맵 ‘A Roadmap for US Robotics : From Internet to Robotics 2020 Edition’(September 9, 2020)에 따르면, 공장 안에서만 작업하는 기존의 산업용 로봇에 더하여 사람과 협동하는 서비스 로봇의 활용 및 공장 밖에서 이용되는 로봇이 AI의 실용화와 함께 확대될 것으로 보고 있어, 미국에서도 서비스 로봇 시장이 크게 확대될 것으로 예상된다.

 

미국에서는 로봇 산업의 부흥책으로서, 국방고등연구계획국(DARPA)에 의한 DARPA 챌린지가 시행되고 있다. 이것은 상금이 걸린 경기 형식의 연구개발 프로그램이며, 자율주행 및 재해 구조 등 경기 주제를 바꾸면서 지속적으로 실시되고 있다. 2004년부터 2007년에 행해진 DARPA 그랜드 챌린지를 계기로 자율주행 기술이 급속도로 발전하여, 구글 및 테슬라와 같은 기업이 자율주행차를 제품화하는 계기가 되었다. 또한 2013년부터 2015년에 걸쳐 실시된 DARPA 로보틱스 챌린지에서는 세계 각국에서 모인 휴머노이드 로봇이 재해 상황을 재연한 다양한 과제에 도전했다. 최근에는 지하의 터널이나 동굴을 돌아다니는 능력을 겨루는 DARPA Ssubterranean 챌린지가 이루어지고 있다.

 

유럽에서는 EU의 ‘Horizon 2020’ 프로그램 하에 ‘연구실에서 산업으로, 그리고 시장으로’라는 슬로건을 내걸고 연구개발을 통해 사회적 과제를 해결하려 하고 있으며, 그중에서도 로보틱스를 중심적인 분야로 삼고 있다. EU에서는 120개가 넘는 연구 프로젝트가 SPARC라 불리는 관민 파트너십을 바탕으로 연계하고 있다. SPARC는 2014년부터 2020년에 걸쳐 유럽위원회로부터 7억 유로의 재원을 받았으며, 민간의 주도하는 경우로서는 세계 최대의 로보틱스 이노베이션 프로그램이다.

 

중국에서는 2049년(중화인민공화국 건국 100주년)까지 세계 최고의 제조 대국이 되고자 ‘중국 제조 2025’를 내걸고 있다. 현재 중국은 세계의 공장으로서 세계에서 가장 큰 제조 규모를 자랑하는데, 제조 비용 및 환경 문제까지 포괄하는 제조 강국이 되고자 한다. 서비스 로봇 분야에서는 고령화에 대처하기 위해 가사 및 점포 오퍼레이션 등의 로봇을 통한 대체를 내걸고 있다.

 

4. 기술의 발전 상황

 

서비스 로봇에 요구되는 기능은 다양하며, 필요로 하는 기술도 다양하다. 여기서는 ‘센싱’, ‘머니퓰레이터’, ‘휴먼 인터페이스’라는 3가지 항목에 대한 기술의 발전 상황을 간략하게 정리한다.

 

4-1. 센싱

 

저렴하고 간편하게 주위의 정보를 얻는 수단으로서 카메라 화상이나 음성 인식 기능의 향상이 요구된다. 화상인식과 관련해서는, 스테레오 카메라부터 시작하여, 적외선 방식에 의한 실시간 3차원 거리 센서로 발전하였다. 이로 인해 거리 화상을 손쉽게 이용할 수 있게 되어, 저렴한 토이 로봇으로도 이용할 수 있게 되었다. 음성 입력과 관련해서도 다양한 마이크의 입력을 실시간으로 처리하는 마이크로폰 어레이를 이용함으로써 음원 정위 및 잡음 제거 등을 하기 쉬워졌다. 이러한 하드웨어의 발전에 더하여 심층학습 연구의 발전으로 인해 사전 지식이 많이 없는 상황에서도 대량의 데이터를 통한 학습 기능에 의해 불특정다수와의 음성 대화 및 일반 화상 이해 등의 문제들에 대해 기존의 방식을 뛰어넘는 높은 성능을 보여주고 있다.

 

4-2. 머니퓰레이터

 

로봇이 사람과 협동할 때의 가장 큰 과제는 안전성이다. 머니퓰레이터의 안전성을 담보하기 위해 컴플라이언스 제어라 불리는, 이른바 부드러운 제어 알고리즘에 대한 연구가 진행되고 있다. 기존의 하이브리드 제어 및 인피던스 제어 등의 제어 이론을 개량하는 것뿐 아니라 심층학습 및 강화학습 등의 기계학습법에 의해 센서가 받아들인 로우 데이터를 통해 직접 로봇을 제어하는 End-to-End 방법론을 사용하는 티칭 코스트가 적은 머니퓰레이션이 실현되고 있다.

 

제어 알고리즘의 개선과는 별개로 부드러운 재료 및 가벼운 재료로 머니퓰레이터를 만드는 등의 연구개발도 이루어지고 있다. 소프트 로보틱스라 불리는 연구 분야에서는 인공 근육 및 비기계적 움직임을 실현하는 소프트 머니퓰레이터를 이용함으로써 기존에 없던 동특성을 가진 머니퓰레이터를 개발하고 있다.

 

4-3. 휴먼 인터페이스

 

사람과 공존하는 서비스 로봇의 큰 특징은 사람과의 대화 및 커뮤니케이션 기능이 있다는 점이다. 사람을 대상으로 하는 심리학, 인지과학, 뇌과학과 같은 연구개발과의 협업을 통해 로봇의 감정 표현 및 대화 전략 등의 분야에서 성과를 보이고 있다. 아바타 및 인터페이스 로봇이라 불리는 분야에서는 외출하기 어려운 사용자를 대신하여 장을 보거나 미술관 관람 등의 체험을 하는 로봇의 실증실험이 이루어지고 있다.

 

 

[2021년 5G, AI 기반으로 급성장하는 지능형 서비스 로봇 기술개발 동향과 시장 전망] 보고서 상세보기

http://irsglobal1.4adtech.com/shop_goods/goods_view.htm?category=01000000&goods_idx=84968&goods_bu_id=

 
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