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미국 코넬대, 그림자로 사람과 의사소통하는 로봇 개발직접 접촉 없이 사람 손동작 그림자에 따라 반응
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승인 2021.02.13  12:49:42
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▲ 이 로봇은 카메라와 손 그림자를 통해 사람과 상호작용한다.(사진=코넬대학교)

미국 코넬대 연구팀이 그림자의 움직임을 바탕으로 사람과 소통하는 로봇을 개발했다고 ‘더로봇리포트’ 등 매체들이 보도했다.

연구팀에 따르면 ‘접촉(Touch)’은 유기체에게 있어 매우 중요한 의사소통 방식인데 반해 그동안 인간 로봇 상호작용에는 거의 쓰이지 못했다. 로봇 몸 전체가 접촉에 반응하기 위해 수많은 센서를 필요로 한다는 점에서 실용적이지 못한 방법이었기 때문이다. 이에 코넬대 연구팀은 접촉에 의존하지 않고 로봇이 반응할 수 있는 방법을 고안해냈다.

‘쉐도우 센스(Shadow Sense)’라고 불리는 이 방법은 로봇 내부에 USB 카메라를 설치해 로봇 피부에 드리워진 다양한 사람 손동작의 그림자를 포착하고 이어 이를 머신러닝 소프트웨어를 통해 분류하는 기술이다. 이 기술을 활용하면 사람은 직접적인 접촉 없이도 손짓을 통해 로봇과 상호작용할 수 있다는 게 연구팀 설명이다.

이 기술은 원래 화재로 연기가 가득한 건물 등 극한의 환경에서 소리와 시각에 의존하지 않고 손의 압력만으로 사람을 출구 밖으로 대피시키는 팽창식 로봇(inflatable robot)을 개발하려는 취지에서 시작됐다. 그러나 터치센서를 사용하면 로봇의 무게 증가와 복잡한 배선 문제를 해결하는 데 한계가 있어 시각을 통해 손의 압력을 간접적으로 측정하는 방식으로 개발 방향이 바뀌었다.

이번 연구를 이끈 ‘유한 후(Yuhan Hu)’는 “팽창식 로봇 내부에 카메라를 설치하면 사람이 이 로봇을 어떻게 만지는지, 그 사람이 의도하는 바는 무엇인지 유추해낼 수 있다”며 “이 기술은 사람이 만지는 방식을 감지하는 소셜 로봇이 많지 않은 상황에서 주목할 만한 가치가 있는 기술”이라고 강조했다.

연구팀은 이 기술을 테스트하기 위해 로봇 시제품을 만들었다. 이 로봇은 높이 1.2미터에 원통형 형태를 가지고 있으며 나일론 재질로 이뤄진 주머니를 뒤 집어 쓰고 있다. 뉴럴 네트워크 알고리즘을 바탕으로 손바닥이나 두 손으로 만지기를 포함해 때리기, 껴안기, 가리키기 등 총 6가지 손짓을 구별해 낸다. 빛의 세기에 따라 87.5~96% 정도의 정확도를 보여줬다는 설명이다.

로봇은 또한 확성기를 통해 메시지를 보내는 등 특정 접촉과 손짓에 반응하도록 프로그래밍 가능하다. 데이터를 충분히 수집하면 로봇이 사용자가 원하는 작업을 수행할 수 있도록 광범위한 상호작용 어휘를 인식하게끔 훈련시킬 수 있다. 이와 함께 로봇을 덮고 있는 피부 주머니는 인터렉티브 스크린(interactive screen)으로 바꿀 수 있다.

쉐도우 센스 기술은 로봇 외에도 풍선 등 다른 재료와 통합해 이를 터치 센싱장치로 만들 수 있을 만큼 적용 범위가 넓다. 또한 그림자를 통해 인식하는 방식은 사용자의 얼굴 이미지나 음성 없이 의사소통이 가능하기 때문에 개인의 프라이버시 문제를 해결하고, 심리적 편안함을 안겨줄 수 있다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 앞으로 거울이나 렌즈를 사용해 또 다른 폼팩터(form factor, 물리적 외형)를 추가로 제작할 계획이다. 이번 연구 성과는 ‘ShadowSense: Detecting Human Touch in a Social Robot Using Shadow Image Classification’라는 제목으로 국제 컴퓨터 학술 저널인 'ACM 디지털 라이브러리(Digital Library)'에 실렸다.

조상협  robot3@irobotnews.com
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