▲ 모션 캡쳐시스템의 구성 요소

러시아 스콜코보과학기술대(Skolkovo Institute of Science and Technology, Skoltech) 연구팀이 인간과 로봇 간 상호작용을 안정적으로, 그리고 효과적으로 지원할 수 있는 모션캡쳐 시스템을 개발했다고 테크엑스플로어가 지난 10일 보도했다.

이 시스템은 착용형 로봇 시스템과 사용자의 팔 움직임을 추적할 수 있는 카메라를 기반으로 만들어졌다. 연구 성과는 출판 전 논문 게재 사이트인 ‘아카이브(arXiv)’에 발표됐다.

이번에 개발된 모션캡쳐 시스템 ‘아유코글라이드(ArUcoGlide)’는 연구팀의 기존 연구 성과인 ‘코봇기어(Cobotgear)’와 ‘코햅틱(CoHaptic)’에서 영감을 얻었다. 코봇기어는 인간의 팔 움직임을 추적하기 위해 6자유도(DoF)의 웨어러블 카메라를 사용하며, 코햅틱은 햅틱 피드백을 활용해 사용자에게 로봇과의 거리에 대한 정보를 제공하고, 로봇이 사람에게 아주 가까이 접근할 때 경고를 준다.

연구팀은 "우리 작업의 목표는 사용자가 로봇과 협력 작업을 진행할 때 로봇과 사용자 간의 충돌을 회피하기 위해 사용자의 손을 감지하고, 위치를 파악하는 저비용의 모션캡쳐 시스템을 개발하는 데 있다"며, “카메라와 컴퓨터 비전을 활용해 사용자의 손에 부착된 고유한 시각적 로봇 마커를 찾을 수 있다”고 말했다.

모션캡처 시스템의 일반적인 한계는 '폐색(occlusion)'에 의해 심각한 영향을 받는다는 것이다. 시각적 마커가 물체 뒤에 부분적으로 또는 전체적으로 가려져 있으면 마커를 추적하는 게 힘들다.

연구팀은 "우리의 아이디어는 마커가 항상 모션캡쳐 시스템에 표시되는 메커니즘을 개발하는 것이다. 우리의 해결책은 마커를 지니고 있으며, 회전이 가능한 작은 웨어러블 로봇을 만드는 것“이라고 말했다.

연구팀이 만든 시스템은 사용자가 팔뚝에 착용하는 소형 로봇이다. 로봇은 마커를 다양한 방식으로 움직여서 항상 카메라의 시야에 있도록 해준다.

▲ 실험실 환경내 적용 사례

‘아유코가이드(ArUcoGlide)’ 로봇은 매우 가볍고, 손목 시계처럼 간단하게 찰 수 있다. 로봇 시스템은 독특한 마커를 지니고 있으며 카메라를 통해 추적된다. 이 카메라는 작업 도중 인간과 로봇이 충돌하는 것을 방지하는 것을 목표로 피드백 정보를 제공한다. 이 시스템은 착용형 로봇 마커, 추적 시스템, 충돌 회피 제어기 등 세 부분으로 구성돼 있다.

연구팀은 "사람 팔이 로봇에 가까이 다가오면 이를 감지하고 충돌 회피 알고리즘을 활성화해 로봇이 사용자를 다치지 않도록 한다. 실험 결과 사람 팔 추적시 센티미터(cm) 이하의 정확도를 보여줬다"고 말했다.

연구팀은 앞으로 로봇 마커를 팔, 손, 다리, 몸통 등 전신에 배치하는 시스템인 '글라이드슈트(Glide Suit)'를 개발할 계획이라고 밝혔다. 이와 함께 한대의 카메라를 사용해 실시간으로 사용자의 골격을 추적할 수 있는 아유코글라이드 업데이트 버전도 내놓을 계획이다.