본 논문에서는 작업 변수 또는 동작의 의도에 따라 다양한 형태의 궤적을 생성할 수 있는 동적 궤적 메모리(MTM)와 로봇 관절의 속도 및 가속도 제약조건을 만족하는 동작 시간을 계산하는 방법인 제약 조건을 고려한 표본화 간격 계산법(STICCON)이라는 두 가지 방법을 제시한다. 그리고 그 방법은 인간형 로봇의 동작 궤적 생성을 위한 구조적인 틀을 제안한다. 제안된 방법은 인간형 로봇의 궤적 생성 방법이 가져야 하는 두 가지 특성, 즉 복잡하고 다양한 동작의 궤적 표현 능력과 제약 조건에 따른 동적 궤적의 변형 과정을 모두 가지고 있다.
가까운 미래에 인간생활에 활용될 지능형 로봇은 인간과 공존하면서도 효과적으로 인간을 도와줄 수 있는 인간친화형 로봇이라 할 수 있다. 이러한 것을 실현하기 위해서 로봇은 미지의 환경 내에서 자신의 위치 및 방향을 인식해야 할 필요가 있다. 더욱이, 이것은 일상생활에서 자연스럽게 이뤄지는 것이 당연하다. 로봇을 제어하는 가장 중요한 문제중의 하나로서 이동로봇의 주행에서의 위치불확실성을 해결함으로서 로봇의 위치를 추정하는 것이 바람직하다 할 수 있다. 본 논문에서는 실내외 공간에서 인간을 포한함 이동물체의 영상정보를 이용하여 이동로봇의 자기위치를 인식하기 위한 방법을 제시하고 있다. 제시한 방법은 로봇자체의 DR센서 정보와 카메라에서 얻은 영상정보로부터 로봇의 위치추정방법을 결합 한 것이다. 그리고 이동물체의 이전 위치정보와 관측 카메라의 모델을 사용하여 이동물체에 대한 영상프레임 좌표와 추정된 로봇위치 간의 관계를 표현할 수 있는 식을 제시하고 있다. 또한 이동하는 인간과 로봇의 위치와 방향을 추정하기 위한 제어방법을 제시하고 이동로봇의 위치를 추정하기위해서 칼만필터 방법을 적용하였다. 그리고 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제시한 방법을 검증하였다.
인간과 로봇의 자연스러운 상호작용을 위하여 영상과 음성을 기반으로 한 인간-로봇 상호작용 (HRI: Human Robot Interaction) 기술들을 소개한다. URC개념의 서버/클라이언트 구조를 갖는 소프트웨어 로봇에 수행 가능한 얼굴 인식 및 검증, 준 생체정보(semi biometrics)를 이용한 사용자 인식, 제스처인식, 화자인식 및 검증, 대화체 음성인식 기술들에 대하여 살펴본다. 이러한 인간-로봇 상호작용 기술들은 초고속 인터넷과 같은 IT 인프라를 이용하는 URC(Ubiquitous Robotic Companion) 기반의 지능형 서비스 로봇을 위한 핵심기술로서 사용되어진다.
본 연구에서는 연극, 뮤지컬 등 공연예술 및 인터랙티브 전시에 활용 가능한 인간형 로봇을 개발내용을 소개한다. 무대에서 활용하기 위한 이동형 하체 모듈과 감정표현이 가능한 얼굴, 제스쳐 표현이 가능한 상체 모듈을 개발하였고, 무대에서 인간과 같은 동작 표현을 위해 모션캡춰를 통하여 모션데이터를 구축하였다. 개발한 로봇을 이용한 공연사례를 제시하고, 인간형 로봇의 활용가능 범위와 발전방향에 대하여 검토한다.
본 연구는 다양한 환경에서의 인간형 로봇의 안정적인 보행을 하기위한 FSR (Force Sensing Resistor) 센서 기반의 보행패턴에 관한 전체 시스템의 설계와 이의 모의실험이다. 인간형 로봇의 안정적인 보행을 구현하기 위해서는 보행 패턴의 ZMP(Zero Moment Point) 궤적이 안정 영역 내에 위치하게 하여야 하고, 실제 보행 중에도 외부의 환경적인 요인과 내부의 제어 오차에 따라 보행패턴의 수정과 보완이 요구된다. 이에 FSR 센서를 적용하여 전체 인간형 로봇의 보행 시스템을 설계하고 안정적인 다양한 보행을 구현하기 위한 보행패턴을 제안한다. 이를 모의실험을 통해 평지, 계단, 경사면에 따른 보행 안정성을 검증한다. 차후 이러한 모의실험 결과를 보완하여 FSR 센서를 실제 인간형 로봇에 장착하고 실험하여 안정적인 보행을 구현할 계획이다.
최근 들어 로봇 기술은 팔과 다리가 달린 인간형 로봇 휴머노이드(Humanoid)와 같이 겉모습뿐만 아니라 히노애락(喜怒哀樂)과 같은 인간의 감정을 흉내 내는 지능형 감성로봇(Emotional robot)으로 진화하고 있으며, 사물인터넷(Internet of things, IoT), 빅데이터(Big data) 및 인공지능(Artificial intelligence, AI) 기술까지 융합하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 기술 발전을 기반으로 로봇산업은 전통적인 제조업뿐만 아니라 의료, 실버, 국방, 건설, 생활가전, 물류, 드론 등 다양한 분야에서 활용이 가능하며, 또한 교육, 문화, 예술에도 접목을 할 수 있어 넓은 분야에서 발전 가능성이 매우 큰 산업이다. 본 논문에서는 인간과 교감하는 감성로봇의 개념과 주요 기술을 소개한다. 아울러, 최근까지 연구 개발되었거나 제품으로 출시되었던 감성로봇 사례를 소개하고 향후 전망에 대해서 논의한다.
스테레오 카메라를 갖춘 인간형 로봇이 자율적으로 주변 상황을 인지하면서 목적지까지의 경로를 실시간으로 생성 및 수정하는 간단한 알고리즘을 제시한다. 특징점들을 시각적 이미지에서 추출함으로써 주위의 장애물들을 인지한다. 인간형 로봇의 뒤뚱거리는 보행 움직임을 모델링함으로써 로봇의 중심부 기준에서의 실제 경로를 유추하여 계획된 경로와 비교함으로써 시각적 피드백 제어를 구현하고 성공적인 네비게이션을 수행한다. 실제 인간형 로봇의 네비게이션 실험을 통해 제안된 알고리즘의 가능성을 입증한다.
지능형 서비스 로봇은 인공지능 및 센서인터페이스 등의 다양한 기능과 IT기술의 접목으로 우리의 생활을 윤택하게 해줄 수 있는 인간 지향적인 성격으로 발전하고 있다. 또한 많은 분야에서 새로운 서비스 개발을 통해서 좀더 인간의 생활에 가까이 접근되어 지고 있다. 한편 국내 초등학교에서 초등교사는 학생 수의 과다로 능동적이기 보다는 수동적인 수업을 하고 있어서 학습 효율성이나 능률성이 떨어지고 있다. 이에 본 연구에서는 발전하고 있는 서비스 로봇 기술로 능동적인 수업형태와 자율적이고 창의적인 학습 및 교육서비스를 제공할 수 있는 교사도우미 로봇을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 로봇은 기존의 지능형 서비스 로봇과 ICT(Information & Communication Technology) 교육을 접목할 수 있는 로봇의 제반 환경의 구성과 더불어 교육 현장에 알맞도록 HRI 및 시나리오를 기반으로 개발되었고, 로봇의 주요기능은 교사지원, 학습보조, 수업지원 등으로 사전 설문조사를 통하여 필요성이 높은 기능을 중심으로 설정되었다. 개발된 초등학교 지원 로봇은 2006년 10월부터 대전지능로봇산업화센터에서 초등학교 학생을 대상으로 시범수업을 준비하고 있고, 2007년도 중반에는 초등학교에서 시범사업을 추진할 예정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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