ETRI. 인간과 상호작용 핵심기술 `HRI`
친구같은 `미래형 로봇컴퓨터` 새 모델
자율주행기술 견마로봇ㆍ에스트로 개발
친구같은 `미래형 로봇컴퓨터` 새 모델
자율주행기술 견마로봇ㆍ에스트로 개발
■ 스타트C 코리아-과학ㆍICT 융합빅뱅
(10) 인간을 닮아가는 융합 결정체 `로봇`
과학기술과 ICT를 핵심으로 한 기술과 산업융합은 미래 먹거리뿐만 아니라 의료, 에너지, 복지 등 국가적 이슈를 해결할 수 있다. 본지는 `융합으로 새 길 여는 과학기술ㆍICT` 기획 시리즈를 통해 과학기술과 ICT를 핵심으로 하는 산업ㆍ기술 융합 현장을 소개한다. 기초과학 SW업체 모비스, 조선산업에 ICT를 융합한 현대중공업, 현대자동차 수소연료전지차 연구현장, 원자현미경 업체 파크시스템스, 로봇수술 현장, 컴퓨터지원공학(CAE) SW, 인공위성 업체 쎄트렉아이에 이어 ETRI의 로봇 개발현장을 찾았다.
지난 4일 대전 유성구 한국전자통신연구원(ETRI) 12연구동 로봇 테스트 베드실. 각종 실험에 활용되는 컴퓨터 모니터와 실험용 서비스 로봇이 눈에 띠었다. 이 곳은 로봇기술과 ICT 융합을 기반으로 로봇 소프트웨어 플랫폼과 인간과 로봇간 상호작용을 돕는 HRI(Human Robot Interaction) 기술, 로봇자율주행 기술 등을 적용한 견마로봇ㆍ군집지능 로봇ㆍ실버케어 로봇 등 각종 지능형 서비스 로봇을 테스트하는 `로봇+ICT 융합의 실현장'을 방불케 했다.
◇지능형 서비스 로봇의 핵심기술 `HRI'=연구진의 안내에 따라 인간로봇상호작용(HRI) 기술을 체험하기 위해 컴퓨터 모니터에 다가섰다. 모니터 위에 달린 카메라가 줌인ㆍ줌아웃 표시화면을 통해 기자의 얼굴과 표정, 제스처 등을 인식했다.
사람을 인식하는 `휴먼 검출기'다. 카메라에 잡힌 사람을 거리에 따라 인식하는데, 근거리(0.5∼2.5m)에서는 얼굴검출기를, 중거리(2∼5m)는 오메가 검출기, 원거리(4∼9m)는 바디 검출기가 각각 작동한다.
성별과 숫자, 제스처, 사진, 표정 인식도 가능하다. 판넬에 6×8를 적어 보여주자 `48'이라는 숫자가 화면에 떴다. 곱하기 뿐만 아니라 더하기, 빼기, 나누기 등 사칙연산도 인식할 수 있도록 개발된 것이다.
사진 인식 체험을 해 봤다. 걸 그룹인 `소녀시대' 사진을 보여주자 이를 인식한 컴퓨터는 소녀시대의 공연 장면을 음악과 함께 보여줬다.
이처럼 HRI은 로봇이 사용자의 의도를 판단하고 적합한 반응과 행동을 수행함으로써, 인간과의 의사소통 및 상호협력을 가능케 하는 로봇분야의 핵심 기술이다. 특히 제스처 인식기술은 스마트TV 제어와 반도체 검사장비, 도어록 등의 요소기술로 널리 쓰이고 있다.
ETRI는 HRI 기술 관련 국내외 특허 99건과 14건의 기술이전을 통해 6억원의 기술료 수입을 올리는 성과를 거두고 있다.
박종현 지능형인지기술연구부장은 "HRI 기술은 지능형 로봇의 핵심 원천기술로 서비스 로봇을 상용화하기 위해 반드시 확보해야 할 필수 기술"이라며 "시각ㆍ음성인식, 감정표현, 학습 등 인간의 다양한 감각기관 및 지능 역할을 담당하기 때문에 로봇융합 산업에 있어 파급력이 가장 크다"고 말했다.
◇로봇을 `나만의 특별한 존재'로=HRI 기술 시연장 건너편에는 마치 가습기에 원반형 기기를 얹어 놓은 것 같은 물체가 시선을 사로잡았다. 이른바 로봇과 컴퓨터를 결합한 `미래형 로봇컴퓨터'다. 미래의 컴퓨팅 환경과 유기적으로 상호작용하고 인간과의 자연스러운 인터렉션을 통해 인간의 동반자 역할을 하는 로봇컴퓨터 모델을 제시하기 위해 개발된 것이다.
두 개의 로봇머리에는 빔프로젝터와 카메라가 쌍을 이뤄 장착돼 상하좌우로 움직이면서 사용자와 환경을 인식해 사람이 요구하는 관련 정보와 서비스를 제공한다. 사람과 보다 친밀한 상호작용을 지원하기 위해 음성, 소리, 제스처, 가상인터페이스 등 ETRI가 보유한 HRI 기술을 접목, 새로운 형태의 사용자 인터페이스로 구현한 것이다.
미래형 로봇컴퓨터를 작동시키자 빔프로젝터에서 위젯과 같은 애플리케이션이 탁자에 비춰졌고, 손가락으로 뮤직비디오 콘텐츠를 터치하자 탁자를 화면 삼아 실행됐다. 디지털카메라와 동작인식기기를 결합한 `키넥트(KINECT)'와 같은 원리다. 이처럼 미래형 로봇컴퓨터는 멀게만 느껴지던 로봇의 존재를 친구 같은 `나만의 특별한 존재'로 다가서게 해 준다.
김형선 연구원은 "미래형 로봇컴퓨터는 환경 및 인간과 공존하는 방식으로 진화해 로봇산업과 IT산업 간 융합을 통해 미래의 새로운 고부가가치 신산업 창출에 기여할 것"이라며 "앞으로 가정에 있는 스탠드에 로봇컴퓨터를 내장하고 음성인식을 적용해 휴대폰으로 제어ㆍ활용할 수 있는 제품으로 만들어 e러닝, 에듀테인먼트, 디지털 완구 등의 분야에도 널리 응용될 수 있다"고 말했다.
◇로봇이 알아서 움직인다=로봇을 작동시키기 위해서는 로봇 자율주행 기술이 요구된다. 이 기술은 안내, 운송, 청소, 탐사 등 다양한 서비스 구현에 필요한 로봇 이동 기술로, 주ㆍ야간에 비주기적으로 사람이나 물자를 원하는 목적지까지 이동시켜 주는 자율주행 운송시스템에 활용된다.
특히 서비스 로봇의 경우 로봇주행을 중심으로 작동하기 때문에 더욱 중요하다. ETRI는 로봇 자율주행에 필요한 실내 환경 고속지도 작성기술(Qmap)과 위치 추정과 경로계획, 장애물 회피 등의 자율주행 소프트웨어(uRON), 다중센서융합 기반의 위치 및 공간인식 기술 등을 보유하고 있다.
이 기술을 자동차에 융합해 로봇처럼 독자적으로 주행하는 자율주행 무인로봇 자동차 `에스트로(ESTRO)`를 개발했다. 에스트로는 카메라, 레이저 스캐너, GPS, 가속도 센서 등을 장착해 도로에 설치된 센서들이 주행 차량에 대한 데이터를 중앙컴퓨터를 통해 송ㆍ수신한다. 이를 통해 도로의 다양한 환경변화와 상황을 스스로 인지하고 대처하도록 함으로써 안전 운행을 도와준다.
에스트로는 2009년 인천 송도에서 열린 세계도시축전의 `투모로우시티관'에서 성공적으로 시연을 해 상용화 가능성을 보여줬다. 올해에는 대전 국립중앙과학관 내에 무인셔틀 형태로 시범 적용, 관람객들이 직접 탑승하면서 로봇 자율주행기술의 동작원리를 체험해 볼 수 있는 기회를 제공할 계획이다.
로봇 자율주행 기술을 적용해 실용화에 성공한 사례는 에스트로 뿐만 아니다. 무인경계 및 정찰이 가능한 `견마로봇' 역시 로봇 자율주행 기술을 통해 탄생했다. ETRI는 다수의 견마로봇을 원격에서 통제ㆍ제어할 수 있는 와이브로 기반의 차량탑재형 이동식 견마형 로봇 원격운용시스템과 여기에 들어가는 영상정보처리 원격제어 SW, 견마형 로봇 와이브로 통신 기지국 및 단말장치 등을 로봇기술과 ICT 융합을 통해 국산화했다.
이 시스템은 감시ㆍ정찰은 물론 방어, 사격 및 지뢰제거 기능을 수행하는 국방 경전투 로봇을 위한 원격통제장치 기반기술로 적용돼 올해 26억8000만원에 달하는 기술이전 수입을 거둘 것으로 예상하고 있다. 지난 10월 1일 열린 국군의 날 시가행진 때 선보이기도 했다.
서범수 연구원은 "원격 운용시스템 1대로 4대의 견마형 로봇을 제어할 수 있는 것으로, 자율주행기술과 와이브로 기반의 무선통신 네트워크 기술, 원격제어 SW 등 국방기술과 ICT 융합으로 무장한 대표적인 로봇+ICT 융합연구의 성과물"이라고 설명했다.
◇SW를 하드웨어 조립하듯 쉽고 빠르게=ETRI는 로봇산업의 생태계 형성에 기반이 되는 `로봇 SW 플랫폼'에 대한 원천기술을 확보하고 있다. 2008년 개발된 `OPRoS'가 바로 그것이다. 이 소프트웨어는 국산 개방형 로봇서비스 통합 플랫폼으로, SW를 하드웨어를 조립하듯 손쉬운 개발을 지원해 콘텐츠와 SW 개발 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다. 뿐만 아니라 개발된 콘텐츠 및 응용 SW의 신뢰성과 성능을 측정할 수 있는 시뮬레이션, 검증 및 평가도구를 제공하며, 로봇에서 쉽게 작동할 수 있는 프레임워크와 서버를 지원한다. 로봇 SW의 재사용성 및 상호보완성을 보장하고 운영환경을 제공하는 로봇의 통합 SW 플랫폼으로 개발돼 로봇에 관심 있는 사람이면 누구나 자신이 원하는 로봇을 보다 쉽고 빠르고 저렴하게 제작할 수 있다.
퓨처로봇과 유진로봇 등 국내 로봇기업들이 OPRoS의 오픈 소소를 활용해 상용로봇을 선보이는 등 국산 로봇 SW 플랫폼의 글로벌화에 기여하고 있다.
이처럼 ETRI는 지능형 로봇을 위한 네트워크 인프라 및 SW 플랫폼 기술과 지능형 서비스 로봇을 위한 HRI 및 이동지능의 핵심 응용 SW 기술개발에 역량을 모아가고 있다.
김흥남 ETRI 원장은 "지능형 로봇은 자동차, PC 이후 21세기 대표적인 엔드유저 제품으로 센서와 기계, 바이오, 통신, 소프트웨어 등 첨단 ICT가 결합된 융합기술의 최고 정점에 있는 분야"라며 "ETRI는 사회안전, 복지, 농업 등에 활용할 수 있는 지능형 서비스 로봇를 개발하기 위한 원천 및 상용기술 개발에 주력해 우리나라 로봇기술의 경쟁력을 한층 높여 나가겠다"고 말했다.
특별취재팀=안경애차장ㆍ이준기기자ㆍ허우영기자ㆍ남도영기자 bongchu@
(10) 인간을 닮아가는 융합 결정체 `로봇`
과학기술과 ICT를 핵심으로 한 기술과 산업융합은 미래 먹거리뿐만 아니라 의료, 에너지, 복지 등 국가적 이슈를 해결할 수 있다. 본지는 `융합으로 새 길 여는 과학기술ㆍICT` 기획 시리즈를 통해 과학기술과 ICT를 핵심으로 하는 산업ㆍ기술 융합 현장을 소개한다. 기초과학 SW업체 모비스, 조선산업에 ICT를 융합한 현대중공업, 현대자동차 수소연료전지차 연구현장, 원자현미경 업체 파크시스템스, 로봇수술 현장, 컴퓨터지원공학(CAE) SW, 인공위성 업체 쎄트렉아이에 이어 ETRI의 로봇 개발현장을 찾았다.
지난 4일 대전 유성구 한국전자통신연구원(ETRI) 12연구동 로봇 테스트 베드실. 각종 실험에 활용되는 컴퓨터 모니터와 실험용 서비스 로봇이 눈에 띠었다. 이 곳은 로봇기술과 ICT 융합을 기반으로 로봇 소프트웨어 플랫폼과 인간과 로봇간 상호작용을 돕는 HRI(Human Robot Interaction) 기술, 로봇자율주행 기술 등을 적용한 견마로봇ㆍ군집지능 로봇ㆍ실버케어 로봇 등 각종 지능형 서비스 로봇을 테스트하는 `로봇+ICT 융합의 실현장'을 방불케 했다.
◇지능형 서비스 로봇의 핵심기술 `HRI'=연구진의 안내에 따라 인간로봇상호작용(HRI) 기술을 체험하기 위해 컴퓨터 모니터에 다가섰다. 모니터 위에 달린 카메라가 줌인ㆍ줌아웃 표시화면을 통해 기자의 얼굴과 표정, 제스처 등을 인식했다.
사람을 인식하는 `휴먼 검출기'다. 카메라에 잡힌 사람을 거리에 따라 인식하는데, 근거리(0.5∼2.5m)에서는 얼굴검출기를, 중거리(2∼5m)는 오메가 검출기, 원거리(4∼9m)는 바디 검출기가 각각 작동한다.
성별과 숫자, 제스처, 사진, 표정 인식도 가능하다. 판넬에 6×8를 적어 보여주자 `48'이라는 숫자가 화면에 떴다. 곱하기 뿐만 아니라 더하기, 빼기, 나누기 등 사칙연산도 인식할 수 있도록 개발된 것이다.
사진 인식 체험을 해 봤다. 걸 그룹인 `소녀시대' 사진을 보여주자 이를 인식한 컴퓨터는 소녀시대의 공연 장면을 음악과 함께 보여줬다.
이처럼 HRI은 로봇이 사용자의 의도를 판단하고 적합한 반응과 행동을 수행함으로써, 인간과의 의사소통 및 상호협력을 가능케 하는 로봇분야의 핵심 기술이다. 특히 제스처 인식기술은 스마트TV 제어와 반도체 검사장비, 도어록 등의 요소기술로 널리 쓰이고 있다.
ETRI는 HRI 기술 관련 국내외 특허 99건과 14건의 기술이전을 통해 6억원의 기술료 수입을 올리는 성과를 거두고 있다.
박종현 지능형인지기술연구부장은 "HRI 기술은 지능형 로봇의 핵심 원천기술로 서비스 로봇을 상용화하기 위해 반드시 확보해야 할 필수 기술"이라며 "시각ㆍ음성인식, 감정표현, 학습 등 인간의 다양한 감각기관 및 지능 역할을 담당하기 때문에 로봇융합 산업에 있어 파급력이 가장 크다"고 말했다.
◇로봇을 `나만의 특별한 존재'로=HRI 기술 시연장 건너편에는 마치 가습기에 원반형 기기를 얹어 놓은 것 같은 물체가 시선을 사로잡았다. 이른바 로봇과 컴퓨터를 결합한 `미래형 로봇컴퓨터'다. 미래의 컴퓨팅 환경과 유기적으로 상호작용하고 인간과의 자연스러운 인터렉션을 통해 인간의 동반자 역할을 하는 로봇컴퓨터 모델을 제시하기 위해 개발된 것이다.
두 개의 로봇머리에는 빔프로젝터와 카메라가 쌍을 이뤄 장착돼 상하좌우로 움직이면서 사용자와 환경을 인식해 사람이 요구하는 관련 정보와 서비스를 제공한다. 사람과 보다 친밀한 상호작용을 지원하기 위해 음성, 소리, 제스처, 가상인터페이스 등 ETRI가 보유한 HRI 기술을 접목, 새로운 형태의 사용자 인터페이스로 구현한 것이다.
미래형 로봇컴퓨터를 작동시키자 빔프로젝터에서 위젯과 같은 애플리케이션이 탁자에 비춰졌고, 손가락으로 뮤직비디오 콘텐츠를 터치하자 탁자를 화면 삼아 실행됐다. 디지털카메라와 동작인식기기를 결합한 `키넥트(KINECT)'와 같은 원리다. 이처럼 미래형 로봇컴퓨터는 멀게만 느껴지던 로봇의 존재를 친구 같은 `나만의 특별한 존재'로 다가서게 해 준다.
김형선 연구원은 "미래형 로봇컴퓨터는 환경 및 인간과 공존하는 방식으로 진화해 로봇산업과 IT산업 간 융합을 통해 미래의 새로운 고부가가치 신산업 창출에 기여할 것"이라며 "앞으로 가정에 있는 스탠드에 로봇컴퓨터를 내장하고 음성인식을 적용해 휴대폰으로 제어ㆍ활용할 수 있는 제품으로 만들어 e러닝, 에듀테인먼트, 디지털 완구 등의 분야에도 널리 응용될 수 있다"고 말했다.
◇로봇이 알아서 움직인다=로봇을 작동시키기 위해서는 로봇 자율주행 기술이 요구된다. 이 기술은 안내, 운송, 청소, 탐사 등 다양한 서비스 구현에 필요한 로봇 이동 기술로, 주ㆍ야간에 비주기적으로 사람이나 물자를 원하는 목적지까지 이동시켜 주는 자율주행 운송시스템에 활용된다.
특히 서비스 로봇의 경우 로봇주행을 중심으로 작동하기 때문에 더욱 중요하다. ETRI는 로봇 자율주행에 필요한 실내 환경 고속지도 작성기술(Qmap)과 위치 추정과 경로계획, 장애물 회피 등의 자율주행 소프트웨어(uRON), 다중센서융합 기반의 위치 및 공간인식 기술 등을 보유하고 있다.
이 기술을 자동차에 융합해 로봇처럼 독자적으로 주행하는 자율주행 무인로봇 자동차 `에스트로(ESTRO)`를 개발했다. 에스트로는 카메라, 레이저 스캐너, GPS, 가속도 센서 등을 장착해 도로에 설치된 센서들이 주행 차량에 대한 데이터를 중앙컴퓨터를 통해 송ㆍ수신한다. 이를 통해 도로의 다양한 환경변화와 상황을 스스로 인지하고 대처하도록 함으로써 안전 운행을 도와준다.
에스트로는 2009년 인천 송도에서 열린 세계도시축전의 `투모로우시티관'에서 성공적으로 시연을 해 상용화 가능성을 보여줬다. 올해에는 대전 국립중앙과학관 내에 무인셔틀 형태로 시범 적용, 관람객들이 직접 탑승하면서 로봇 자율주행기술의 동작원리를 체험해 볼 수 있는 기회를 제공할 계획이다.
로봇 자율주행 기술을 적용해 실용화에 성공한 사례는 에스트로 뿐만 아니다. 무인경계 및 정찰이 가능한 `견마로봇' 역시 로봇 자율주행 기술을 통해 탄생했다. ETRI는 다수의 견마로봇을 원격에서 통제ㆍ제어할 수 있는 와이브로 기반의 차량탑재형 이동식 견마형 로봇 원격운용시스템과 여기에 들어가는 영상정보처리 원격제어 SW, 견마형 로봇 와이브로 통신 기지국 및 단말장치 등을 로봇기술과 ICT 융합을 통해 국산화했다.
이 시스템은 감시ㆍ정찰은 물론 방어, 사격 및 지뢰제거 기능을 수행하는 국방 경전투 로봇을 위한 원격통제장치 기반기술로 적용돼 올해 26억8000만원에 달하는 기술이전 수입을 거둘 것으로 예상하고 있다. 지난 10월 1일 열린 국군의 날 시가행진 때 선보이기도 했다.
서범수 연구원은 "원격 운용시스템 1대로 4대의 견마형 로봇을 제어할 수 있는 것으로, 자율주행기술과 와이브로 기반의 무선통신 네트워크 기술, 원격제어 SW 등 국방기술과 ICT 융합으로 무장한 대표적인 로봇+ICT 융합연구의 성과물"이라고 설명했다.
◇SW를 하드웨어 조립하듯 쉽고 빠르게=ETRI는 로봇산업의 생태계 형성에 기반이 되는 `로봇 SW 플랫폼'에 대한 원천기술을 확보하고 있다. 2008년 개발된 `OPRoS'가 바로 그것이다. 이 소프트웨어는 국산 개방형 로봇서비스 통합 플랫폼으로, SW를 하드웨어를 조립하듯 손쉬운 개발을 지원해 콘텐츠와 SW 개발 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다. 뿐만 아니라 개발된 콘텐츠 및 응용 SW의 신뢰성과 성능을 측정할 수 있는 시뮬레이션, 검증 및 평가도구를 제공하며, 로봇에서 쉽게 작동할 수 있는 프레임워크와 서버를 지원한다. 로봇 SW의 재사용성 및 상호보완성을 보장하고 운영환경을 제공하는 로봇의 통합 SW 플랫폼으로 개발돼 로봇에 관심 있는 사람이면 누구나 자신이 원하는 로봇을 보다 쉽고 빠르고 저렴하게 제작할 수 있다.
퓨처로봇과 유진로봇 등 국내 로봇기업들이 OPRoS의 오픈 소소를 활용해 상용로봇을 선보이는 등 국산 로봇 SW 플랫폼의 글로벌화에 기여하고 있다.
이처럼 ETRI는 지능형 로봇을 위한 네트워크 인프라 및 SW 플랫폼 기술과 지능형 서비스 로봇을 위한 HRI 및 이동지능의 핵심 응용 SW 기술개발에 역량을 모아가고 있다.
김흥남 ETRI 원장은 "지능형 로봇은 자동차, PC 이후 21세기 대표적인 엔드유저 제품으로 센서와 기계, 바이오, 통신, 소프트웨어 등 첨단 ICT가 결합된 융합기술의 최고 정점에 있는 분야"라며 "ETRI는 사회안전, 복지, 농업 등에 활용할 수 있는 지능형 서비스 로봇를 개발하기 위한 원천 및 상용기술 개발에 주력해 우리나라 로봇기술의 경쟁력을 한층 높여 나가겠다"고 말했다.
특별취재팀=안경애차장ㆍ이준기기자ㆍ허우영기자ㆍ남도영기자 bongchu@
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