▲ KAIST 박현섭 연구교수

WRS Trial 2019가 일본 동경 빅사이트(Bigsight)에서 지난 12월 19일부터 21일까지 3일간 개최되었다. WRS 2020의 본 경기에 앞서 시행되었던 이번 연습 경기에 KAIST 휴보랩에서는 TeamK라는 팀명으로 미래편의점의 물품 폐기·정리 종목에 출전하였고 7팀 중 3등을 기록하였다.

이 대회의 시초는 2016년 미국에서 개최된 국제재난로봇경진대회(DRC:Darpa Robotics Challenge) Final 경기규칙을 정하는 회의에서 시작되었다. 당시 DRC Final에 참가한 미국, 한국, 일본, 유럽 등 각 국가의 대표단회의가 워싱턴 백악관에서 열렸다. DRC가 세계적으로 로봇기술을 획기적으로 발전시킬 수 있는 훌륭한 대회라는데 생각을 같이한 여러 국가에서 올림픽처럼 미국, 아시아, 유럽을 순회하며 4년마다 개최하자는 의견이 나왔었다.

하지만 이는 각국 정부의 예산 지원이 필요한 사항이라 실행에 옮겨지지 못하였다. 그런데 마침 일본은 4년 후 동경올림픽이 개최될 계획이라 정부차원의 지원이 가능하였고 가칭 “로봇 올림픽”을 준비하기 시작했으며, 올림픽이란 명칭 사용이 어렵게 되어 WRS(World Robot Summit)라는 이름으로 대회가 준비되었다.

산업용 로봇, 서비스용 로봇, 재난구조용 로봇 그리고 학생부 등 4개의 큰 카테고리로 각각 세부 경기 종목이 구성되었고, 2018년 1차 대회와 금번 Trial을 거쳐 내년에 본 경기가 열릴 계획이다.

KAIST 팀은 WRS 2020에 참가 신청을 하였고 본격적인 준비는 2020년 초부터 시작할 계획이었다. 그러던 중 올해 9월 26일 Trial 대회가 개최된다는 내용이 공지되었다. 준비가 안된 상태라 2달 반 후에 열리는 Trial에 참가하기가 쉬워보이지는 않았지만 참가하기로 결정하였다. 다행히 레인보우 로보틱스에서 양산 단계인 협동로봇 지원이 큰 도움이 되었다

우선 시스템 설계부터 시작하였다. 매장 선반의 3개층이 각각 50cm, 90cm, 130cm 높이인데 여기에 놓인 물품을 잡기 위한 로봇 팔 배치를 검토하였다. 이동로봇 플랫폼을 설계하고, 로봇 핸드, 3D 카메라, 거리센서 등 주변장치를 선정하고 이동, 인식 등 ROS로 구동 되는 로봇 지능 SW와 로봇을 실행시키는 휴보랩의 POPO 시스템과 통합 하였다. 이러한 기구, 전자회로, SW등이 불과 1달 반 만에 통합되어 움직이기 시작하였다. 당시 산업부-과기부가 함께 지원하는 로봇 손 지능에 관련된 R&D의 중간 결과물과 휴보랩의 다양한 요소기술들이 있었기에 가능한 일이었다고 생각된다

진열대에는 3개의 선반마다 2종 각 2개씩 3개층에 총 12개의 물품이 놓여있다. 대상 물품은 삼각김밥 2종, 샌드위치, 햄버거, 커피와 도시락이다. 이중 유효기간이 지난 것은 폐기 상자에 담고, 나머지는 선반 제일 앞쪽에 놓아야 한다. 그리고 새 제품 8개를 가져다 각 물품 뒤에 정리하는 것이다.

한편 편의점의 물품과 진열대 등에 로봇 작업을 위한 장치 추가나 변경 등은 허용되었다. 현재의 편의점 환경에 로봇 투입이 용이하도록 하는 다양한 아이디어를 도출하고 적용해보라는 취지로 이해 된다

물품은 진열된 12개와 새로 가져오는 8개 등 총 2개이다. 각각에 대한 로봇이 처리를 해야하는데 성공하면 4점이 주어져 총 80점이 배정되어 있다. 그리고 작업 완료후 폐기품을 가져오면 5점이 추가 된다. 여기에 안전 관련 배점이 있어 사람이 로봇 1m 이내 거리에 들어오면 움직임을 멈추어야 하고, 3초 이상 감지되면 로봇이 하던 일을 멈추고 잠깐 자리를 비켜주고 사람이 멀어지면 다시 돌아와 작업을 이어가야 한다. 이에 대해 각 동작별로 5점씩 총 15점 이 주어진다. 모두 성공하면 100점을 얻을 수 있다

휴보랩이 우승했던 재난 구조 로봇 대회에서는 비용이나, 방법의 실용성 보다는 임무성공이 최우선적으로 고려되어야 한다. 하지만 편의점 서비스는 현재의 환경에 최소한의 변화와 비용을 투입하는 것이 중요하다. 로봇이 잡기 쉽도록 모든 물품을 상자 안에 넣거나 진열장의 선반이 자동으로 나오고 들어가도록 하는 등 기능과 비용 추가가 필요한 방식은 가능한 배제하도록 하였다.

TeamK는 16일 출국하여 대회장에 짐들을 옮겨 놓고 17일은 거의 하루종일 로봇을 조립하고, 동작상태를 점검하는데 보냈다. 준비장소는 아침 9시에 입장하여 오후 6시 혹은 8시에 퇴장하여야 한다. 즉, 현장에서는 로봇의 하드웨어나 소프트웨어를 추가하기에 충분한 시간이 주어지지 않는다. 17일 저녁에 심판으로부터 문제 후보 사진을 안내 받았다. 2주 전 정하였다고 하는데, 8가지 상태의 물품이 넘어진 배치가 포함되어 있었다. WRS 홈페이지를 통해 공개된 규정집(Rule book)은 대략적인 내용만 기술되어 있어, 물품은 항상 바로 세워져 있다고 가정하였는데, 도시락을 제외한 물품은 넘어진 상태로 배치되어 있었다.

우리 팀은 비상이 걸렸고 대책으로서 필요한 경우 물품을 담을 상자를 만들어 사용하기로 했다. 그리고 전략은 3가지가 검토 되었다. 넘어진 물품이 있는 경우는 모두 거르는 경우 최대 40점 획득이 가능하다. 넘어진 물품을 유효기간과 관계없이 모두 폐기하는 방법은 최대 60점을 얻을 수 있다. 넘어진 물품을 세워 다시 정렬하는 방법은 최대 80점을 얻을 수 있다.

TeamK는 일단 80점 전략을 택했다. 그리고 2차 시기를 앞둔 금요일 호텔로 컴퓨터를 가져와 밤새 프로그램을 수정했다. 2차 시기에 참가하기 위해서는 2시부터 모든 수정을 마치고 대회장 이동상태로 대기해야 한다. 당일 오전 9시부터 오후 1시까지 80점 전략 프로그램을 테스트했으나, 디버깅(debugging)을 완료하지 못했다. 할수 없이 가장 확실한 40점 획득전략으로 변경하여 저장해 두었던 프로그램을 복원하였다.

경기가 시작되었고 예상치 못한 실수가 발생했다. 로봇 작업대에 신규 물품을 담은 박스의 방향이 잘못 놓여 졌다. 결국 신규 물품은 진열을 못한채 경기를 마치고 복귀하였고 17점을 얻는데 그쳤다. 1등 42점, 2등 27점에 이어 3등이었다. 아쉬움이 컸다.

하지만 이번 연습대회 참가 경험은 내년 본대회를 준비하는데 많은 도움이 될 것이다. 여러 문제를 경험하였고 이에 대한 보완책도 찾을 수 있었다.

우선 대회규칙을 정확하게 챙기는 것이다. 대회 준비를 하는 심판진과 긴밀한 연락을 통해 규정집을 가능한 상세하게 만들도록 해야한다. 심판진들도 개선안이나 보완점이 있으면 언제든지 알려달라고 하였다.

진열대 등과 같은 편의점 환경에 올해보다는 조금더 하지만 최소한으로 장치를 추가해야 한다. 예를 들면 대회장 이동을 용이하게 하고, 이동 중 치수 변화가 발생하지 않도록 보강하는 것 등이다.

그리고 비장의 무기를 준비해야 할 것이다. 단순히 대회에서 1등을 차지하는 것을 넘어 미래 편의점에 사용가능한 신규기술들을 개발하여 전 세계에 소개하는 기회로 삼아야 할 것이다.

이번 대회를 통해서 가장 값진 소득은 팀원의 실력향상이라 생각된다. 짧은 시간 동안에 모두들 열정으로 하나가 되어 경기 마지막 순간까지 최선을 다하였고 이러한 경험은 모두에게 큰 발전의 계기가 될 것이다.

마지막으로 휴보랩의 축적된 기술은 물론 대회 준비현장에서 문제를 직접 해결하는 등 오준호 교수님의 격려와 지도도 팀에 큰 힘이 되었다. 팀 구성원들 모두 고생하였고 내년 본경기에서 좋은 성적을 거두기를 기원한다.