17일 오후 강원도 휘닉스 평창에서 열린 한국로봇학회 주최 ‘제15회 한국로봇종합학술대회(KRoC 2020)’에선 5번째로 동아대 김종욱 교수가 '로봇윤리 및 서비스 로봇에의 적용', 6번째로 성균관대 문형필 교수가 '조작 작업 기반 서비스 로봇을 위한 작업-동작 계획', 7번째로 서울과기대 김정엽 교수가 '인간탑승형 휴머노이드 로봇'을 주제로 초청 강연을 진행했다. 강연의 주요 내용을 소개한다.

▲동아대 김종욱 교수

주제 : 로봇윤리 및 서비스 로봇에의 적용

김종욱 교수는 최근 우리가 맞이하고 있는 AI시대를 설명하면서, 로봇에 날개를 달아준 AI기술로 영상인식(객체인식,얼굴인식,자세인식), 음성 AI(음성인식ㆍ합성,대화를 위한 챗봇,다국적 언어번역), 에이전트 기반 상황인식(자율주행차, 전투용 무인로봇,지능서비스 로봇-배송,케어,안내로봇)의 3가지를 지적하면서 점차 드러나는 AI의 한계에 대해 설명했다. 그리고 자율차의 인식 오류, AI 무기경쟁, 테슬라 자동차 운전자 사망사고, 우버 자율주행 테스트 중 보행자 사망사고 등 AI 로봇에 대한 우려사항들을 예로들면서, 이로인해 최근까지 미국, EU, 일본, OECD, UNESCO, IEEE 등에서 발표된 세계 인공지능·로봇 윤리원칙과 한국에서 발표된 인공지능·로봇에 대한 윤리 가이드라인(안), 자율주행자동차 윤리 가이드라인을 소개했다.

김 교수는 딥러닝 등 인공지능 기술의 급격한 발전으로 각종 서비스로봇, 자율주행차, 공격형 드론과 같이 학습능력과 자율적 판단기능이 강화된 기계·로봇의 개발 경쟁이 전 세계적으로 가속화되고 그 활용범위가 일상생활로 확대됨에 따라 안전성(safety), 투명성(transparency), 책임성(accountability), 설명가능성(explainability), 개인정보 및 프라이버시 보호, 데이터 비차별성 관련 기능 구현 및 인증·표준이 요구되고 있으며, 이와 관련한 연구 분야를 로봇윤리(roboethics)라고 소개했다. 김 교수는 향후 국내의 로봇공학자들이 지능형로봇을 설계·제작·공급·사용·관리하고, 로봇기업이 이를 수출·수입하는데 있어 유의하고 준비해야 할 사항에 대해 설명하면서, 로봇 윤리는 해도 되고 안해도 되고가 아니라 제작 단계에서 인지하고 미리 준비해야 나중에 여러가지 문제를 회피할 수 있다고 강조했다.

김 교수는 서울교육대학교 변순용 교수 팀과 협력하여 홈케어 서비스로봇에 적용하기 위해 개발 중인 인공윤리 행위자(Artificial Moral Agent, AMA)에 관한 내용을 소개했다. 이 AMA는 인지에이전트 아키텍처인 Soar(State, Operator, and Result)와 ROS(Robot Operating System), ChatScript(챗봇)를 통합하여 개발 중에 있으며, Turtlebot3 로봇에 임베딩하여 가정에서 서비스를 수행하는데 있어 필요한 로봇윤리 기능에 대해 연구개발하고 오픈소스로 공유하는 것을 목표로 하고 있다고 설명했다.

▲성균관대 문형필 교수

주제 : 조작 작업 기반 서비스 로봇을 위한 작업-동작 계획

문형필 교수는 산업핵심기술개발사업으로 성균관대를 비롯해 KIST, 서울대, 경기대와 함께 진행하고 있는 '조작 작업 기반 서비스 로봇을 위한 작업-동작 계획' 과제를 소개했다. 문 교수는 인구 고령화, 1인 가구 증가, 아파트 생활 환경 같은 정형적인 구조로 인해 서비스 로봇 시장에 대한 기대감이 증가하고 있다며, 생활환경에서 사회성을 반영한 조작 서비스 로봇 기술이 점점 중요해지고 있다고 설명했다. 문 교수는 로봇이 실생활 공간에서 서비스를 제공하기 위해서는 작업-동작 계획(task-motion planning) 문제를 풀 수 있어야 한다고 말했다. 작업 계획이란 냉장고에서 마실 물을 꺼내 가져다주는 수준의 서비스를 제공하기 위해 로봇이 수행해야 하는 일련의 작업을 스스로 생성할 수 있어야 한다는 것이다. 즉, 물병이 냉장고에 있는 것을 로봇이 알고 냉장고에 다가가서 냉장고 문을 열어 냉장고 안에서 물병을 찾아 꺼낸 후 컵에 물을 따라서 가져오는 일련의 작업을 로봇 스스로 만들어 실행할 수 있어야 한다. 일련의 작업은 냉장고 문의 손잡이를 잡고 문을 열다든지, 물병을 잡아 꺼낸다든지 하는 동작으로 이루어져 있다.

문 교수는 이러한 목표 달성을 위한 필요기술로 지식체계 및 추론, 물체인식, 조작 작업 계획, 사회성을 반영한 지식기반 조작기술 개발을 꼽았다. 문 교수는 기존 지식 체계에 물체/작업에 관한 표현의 한계가 존재한다며, 물체 및 믈체의 행위유발성(Affordance)을 인식하고 파지정보 생성이 가능하게 함으로서 미지의 물체에 대응하기 위한 확장성 확보 연구를 통해 물체인식과 지식체계의 연계기술이 필요하다고 강조했다. 문 교수는 조작 작업을 기반으로 실생활에 도움이 되는 서비스를 로봇이 제공하기 위해 필요한 유용한 로봇 동작을 만드는 작업은 아직도 어려운 문제라고 설명하면서, 로봇 서비스를 확대시킬 작업-동작 계획(Task Motion Planning)은 더 어려운 문제라고 말했다. 그렇지만 작업-동작 계획은 흥미롭고 유용하며 다양한 분야의 지식이 필요한 분야라고 강조했다.

▲서울과기대 김정엽 교수

주제 : 인간탑승형 휴머노이드 로봇

김정엽 교수는 2014년부터 2019년까지 5년간 연구한 인간 탑승형 휴머노이드 로봇 '메소드(Method)' 연구 사례에 대해 소개했다. 김 교수는 전반적인 로봇 개발 과정에 대해 소개하면서, 적용된 이족 보행 알고리즘의 기본 전략과 구현 방법을 설명했다. 인간 탑승형 대형 휴머노이드 로봇을 개발하게 된 동기는 극한작업/재난 및 군용 지원 로봇의 부재로 추정한다며, 개발 목표는 인간이 로봇에 탑승하여 탑승자의 모션을 로봇이 동일하게 수행하게 하고, 외부의 힘이 고스란히 탑승자에게 느껴질 수 있도록 역감 구현, 다수의 라이및 카메라로부터 360도 3D 환경과 어라운드 뷰를 구현하는 것이었다고 말했다. 기술 사양은 키 4m, 중량 1500kg, 모터 구동식, 가반하중 약 300kg, 작업 범위 약 10km였다고 밝혔다. 김 교수는 2015년 Method 1(제어시스템/메커니즘 구현), 2016년 Method 1.5(카본 프레임 디자인 및 경량화), 2016년 Method 2(커스텀 모터 개발, 보행 알고리즘, HMI 알고리즘 검증)를 거쳐 2017~2018년 완벽한 Method 3(알고리즘 최적화/프레임 경량화, 고강성화)를 개발했다고 설명했다. 하체 자유도(DOF)는 13으로 낮은 조종석 공간을 마련하기 위해 Hip Yaw Joint를 대퇴부에 배치했다.

김 교수는 하지만 여러가지 사정으로 더 이상 연구가 진행되지 못해 안타까움을 표하면서 그러나 이를 통해 많은 경험을 쌓을 수 있었다고 말했다. 김 교수는 일단 로봇이 커지니까 환경 구축 자체가 쉽지 않았으며, 자금이나 인력도 많이 필요했다. 어느 랩 수준에서 열정만 가지고 큰 로봇을 연구할 수 있는 것은 아니라고 말하면서 예전에는 혼자 다 할 수 있다는 자신감도 있었지만 지나고 보니 잘못된 생각이었다며, 이러한 거대 로봇은 여러 연구소들이 협업해서 진행 할 수 있는 프로젝트라고 말했다. 또 로봇 설계에 있어서 가장 중요한 것은 구동기라고 설명하면서, 구동기의 용량과 속도만 주어진다면 마치 세그웨이 제어하듯이 절대 로봇을 넘어지지 않게 할 수 있다. 유압을 고려한 결정적인 이유가 바로 구동기 문제였다고 말했다. 김 교수는 현재는 4족 보행로봇 퐁봇(PongBot) 설계 및 동역학 제어를 연구하고 있다.