지능형 로봇

지능형 로봇(Intelligent Robot) 산업
선진국으로 도약하기 위한 10대 차세대 성장 동력의 하나
인공지능, 휴먼인터페이스, 유비쿼터스 네트워크 등의 IT 기술이 접목된 복합시스템(1가구 1로봇 시대)
홈 네트워크 등 정보통신 요소 기술과 연계되어 시너지 효과를 가져 올 수 있음

지능형 로봇의 정의

자각(Perception), 지능(Cognition),운동기능(Manipulation)을 필수 구성요소로 갖춤

인간과의 상호작용을 통하여 인간에게 필요한 다양한 서비스를 제공하는 로봇

IFR(International Federation of Robotics, 국제로봇연맹 : http://www.ifr.org/))

고정 또는 움직이는 것

산업자동화 분야에 사용

자동 제어되고 재 프로그램이 가능

다목적인 3축 또는 그 이상의 축을 가진 자동조정장치

서비스 로봇
제조 작업을 제외한 인간과 장비에 유용한 서비스를 제공
반 자동 또는 완전자동으로 작동하는 로봇
지능형 로봇
현재의 발달된 기술로 연구개발이 가능
현재와 가까운 미래의 시장에서 요구하는 기능과 성능을 가진 로봇
외부환경을 스스로 탐지, 인지하고 판단, 작업을 수행하는 로봇
로봇 지능의 3요소: 로봇은 있는 그대로의 환경에서 자신의 임무 수행
높은 지능으로 환경대응
높은 지능에 의한 판단력(반복적인 작업을 삼가야 함)
인간을 상대하는 능력(상호작용 능력 : high level of interaction)가짐

지능형 로봇 기술
다양한 환경에서 용도에 따른 기능을 로봇 스스로가 수행하기 위해서는 적용되는 환경을 인식
주어진 목적에 따라 스스로 판단하고 작업을 진행하는 기술이 필요
메카트로닉스 기술을 바탕으로 정보통신 기술, 부품 기술, 센서 기술, 인공지능 기술 등 다양한 첨단 기술과 접목되어야 함
디지털 융합 기술의 결정체

지능형 로봇의 가치
현재는 전 세계적으로 형성된 시장이 없으나, 향후 IT, BT 산업에 버금가는 거대한 시장으로 성장할 것으로 예측됨
World Robotics
2003년: 북미28%, 일본 25%, 유럽 4%
2004년~ 2007년: 북미 18%, 아시아 57% 성장할 것

로봇 산업의 성장
지능형 로봇산업
저 가격, 고 신뢰성을 달성할 수 있는 다품종/대량생산체계를 요구할 것
서비스 로봇산업
새로운 아이디어를 바탕으로 상품을 개발하고 사업을 전개, 고부가 가치 창출
국내 로봇시장
현재 고학력 특정 계층위주의 교육용 제품이 나와 있는 초기 단계
2차 산업인 제조기술 기반에서 3차 산업인 IT기술을 접목하여 연계 추진 가능 (지능형 로봇)

국내 로봇기술과 선진국과의 차이
미국, 일본 등: 5~8년 차이
보행기술: 선진국의 60% 수준
로봇 의사소통 기술: 70~80% / 네트워크 기술: 대등
한국: '언제 어디서나 함께하는 로봇시대 실현’
지능형 로봇 산업을 육성
IT 기술과 인프라를 최대한 활용
네트워크:
기술의 제약성 들을 외부에 분담하여 '독립 형 로봇'이 가진 문제를 해결
각 서비스에 따른 소프트웨어와 콘텐츠를 제공

1 가구 1 로봇 시대: 홈 네트워크 인프라와 연계



네트워크 기반 로봇 개념:
네트워크 기반 로봇 개념:
가정내의 Gateway와 연결: 열 감지 센서, CO2센서, 인체 감지 센서, 화제 감지 센서, 보일러, 세탁기 등 가전 기기와 연결
홈 서버 & 홈 게이트웨이: 인터넷을 통해 연결(얼굴인식, 음성인식, 컴퓨팅 파워, 다양한 콘텐츠 & 정보 제공)
서버: 이동통신망을 통한 모바일 기기에 화상정보 & 음성 정보를 송수신


청소로봇
인건비의 절감과 편의성
자동으로 방의 크기를 측정하고 시간을 설정해 청소 함
TV를 보거나 책을 읽으면서, 외출 중에도 청소를 마칠 수 있음
예약만 하면 청소를 해줌
현재 개발된 청소용 로봇:
가구 밑 청소 가능
일부는 모서리와 벽면까지 청소 가능
장애물을 인식하는 센서를 장착(장애물을 피해가며 청소함)




룸바(Roomba): 아이로봇 사 개발
지름 약 30cm 의 원반형
충전하여 작동하면 온 집안을 돌아다니며 바닥의 먼지를 진공으로 청소
사용자의 특별한 명령이 필요 없음
장치 앞에 달린 센서를 통해 벽을 더듬어가며 방안과 거실을 돌아다님
제어력: 계단과 같이 위험한 곳에서는 바닥의 센서로 감지해 앞으로 더 이상 나아가지 않음
단점: 크기가 작아 일반 수동식 보단 흡입력이 부족함
장점: 거실의 경우 바닥청소는 간단히 해결됨

랜덤(random)방식:
룸바 보다 조금 더 발전된 형태
청소 중 배터리가 부족하면 자동으로 충전기를 찾아 도킹함
청소 방식:
우선적으로 벽면을 따라가면서 벽면 외각을 1회전함
일정 각도를 가지고 장애물을 만날 때까지 진행
장애물을 만나면 다시 일정 각도로 회전 한 후 다시 진행하는 모션
오토 방식(매핑 방식 or 바둑판 식 방식):
로봇 자신이 청소한 영역을 알아야 함
중복 청소를 적게 해야 효율적인 청소가 가능

청소로봇은?: 자체적으로 움직이는 진공 청소기
청소로봇의 기본 구조:
운동부, 청소부, 감지 부, 제어 부
청소로봇의 외형: 대게 둥근 원형, 높이는 침대 밑&소파 밑에 들어가 청소할 수 있도록 보통 낮음
운동부 구성:
대게 바퀴로 구성됨
모터에 의하여 회전
청소부 구성:
진공 청소기의 기본구조
회전 브러쉬 또는 빗자루, 회전 브러쉬 모터, 공기 흡입 구, 필터, 공기배출구로 구성
감지 부 구성:
자석 띠 감지기나 낭떠러지 감지 센서, 범퍼 센서
벽 인식 센서 또는 고가 모델인 경우에는 초음파 센서로 구성


일반 청소기:
콘센트를 통해 전원을 공급받아 커다란 모터를 사용하여 강한 흡입을 만듬
로봇 청소기:
배터리를 이용하여 강한 모터를 사용하기 어려움
빗자루 질&먼지 처리 두 가지 방식을 사용하여 효율을 향상함
앞 단에서 빗자루가 빙글빙글 돔
머리카락과 과자 부스러기 같은 비교적 입자가 굵은 쓰레기 청소
입자가 작은 먼지는 진공으로 빨아들임
진공으로 빨아들인 먼지바람은 필터로 통과시켜 먼지를 걸러냄

로봇의 이해교육: 특별활동 시간 & 학원을 통해 활발히 이뤄짐
로봇을 활용한 교육: 로봇 지능과 가격& 기술적 한계로 실험만 이루어짐(유치원생& 초등학생대상)
교육용 로봇: 아이로비Q, 제니보
아이로비Q:
동화 구연, 영어 학습, 동요 부르지, 연령별 교육, 홈 모니터링 등의 교육 서비스 제공
제니보
100가지 명령어를 알아듣고, 앉거나 걸어 다니면서 감정을 표현
어린이들이 유치원에 가서 로봇과 인사하고 하루 종일 공부함

로봇 안면을 통한 학습자와의 눈 맞춤과 졸리거나 집중하는 등의 학습자의 신체적 상태를 자율 인식
로봇이 상황에 맞는 적절한 행동을 취하여 주의를 집중 시킬 수 있음
실내조명이나 온도를 조정하여 주변 환경(실내 환경)을 바꾸어서 주의를 환기
직접적 접촉이나 소리로 학습자 행동 유발을 통한 전신반응교수법 등이 제공
지능형 로봇을 활용한 교육:
로봇의 자율적 사물 인식과 의사 결정, 로봇의 행동 양식 정형화, 신체적 접촉에 의한 행동 유발, 적절한 인공 지능 기술 개발과 연계
교육적 효과를 높이고자 하는 많은 부모들의 요구에 부응하여 가정교사로서의 시장성이 매우 높음

인간형 로봇은 음성의 대화가 필요:
음성 합성, 음성 인식, 대화 관리 등의 기술이 접목
마이크를 통해서 입력된 사람의 음성에서 음성 이외의 잡음을 제거
사투리나 대화 언어에 대해서 의미를 인식
스피커를 통해서 응답함
인간과의 공존을 위해선 대상물을 눈으로 보고 인식하는 기능이 필요
화상인식:
대상물을 인지
휴먼 센싱 기술 접목( 인간을 화상으로 계측)

지능형 로봇
메카트로닉스 기술에 기계/전기/전자 등의 전통기술
신소재/반도체/인공지능/정보통신/나노기술/바이오기술
무선으로 인터넷에 접속이 언제 어디서나 가능한 환경에서 지능적인 작업이 가능

활용분야:
교육/예술과학/의료간호/근로/환경/일상생활/교통/사회참가 등 다양한 분야에서 활용이 예상
21세기 복지 사회의 서비스 수요를 해결할 새로운 대안
삶의 질 향상에 대한 인간의 욕구해결을 도움

고령자와 장애인의 조력자:
완전한 인간으로서의 삶의 역할을 수행하는데 지대한 도움이 될 것으로 예측
1가구 1로봇 시대:
청소 등 집안일과 생활의 동반자로서 여가선용의 상대가 되어 줌
생활정보와 교육 서비스를 즉각 제공해줌
삶의 행태 변화를 주도하는 필수 가전제품으로 자리 잡게 될 전망임