휴머노이드 로봇 개발은 로봇 학자들의 오랜 꿈입니다. 인간 곁에서 곤경에 처한 인간을 도와주는 휴머노이드 로봇은 공상과학 영화나 애니메이션의 단골 주제입니다. 하지만, 인간의 형상을 하고 인간처럼 사고하며 행동하는 휴머노이드 로봇 개발은 쉽지 않은 과제입니다.
지난 2015년, 미 국방성 산하 방위고등연구계획국(DARPA) 주최로 열린 DRC(다르파 로보틱스 챌린지)에서 우승을 차지한 카이스트 휴보를 비롯해 여러 나라 휴머노이드 로봇이 재난 현장에서 구조 활동을 펼치는 모습을 연출했습니다. 그러나, 우리가 공상과학 영화나 애니메이션에서 익히 보던 로봇의 모습은 결코 아니었습니다. 큰 몸집의 휴머노이드 로봇들이 균형을 잡지 못해 땅바닥에 처박히기 일쑤였고, 부여된 임무를 완수하지 못하는 경우가 많아 보는 사람을 조마조마하게 했죠.
하지만 최근 로봇산업계와 학계에선 휴머노이드 로봇에 관한 연구가 그 어느 때보다 활발합니다. 사람들에게 친근감을 주고, 인간과의 협동에서 긍정적인 측면이 주목받고 있죠. 일본은 휴머노이드 로봇 개발에서도 기술을 주도하고 있습니다. 최근 도요타자동차, 혼다 기술연구소, 가와사키중공업 등이 휴머노이드 로봇을 새로 발표하면서 휴머노이드 로봇 개발에 활기를 불어넣고 있습니다.
도요타자동차는 작년 말 도쿄에서 열린 ‘국제로봇전(iREX 2017)’에서 원격 조종형 휴머노이드 로봇 ‘T-HR3’를 발표하면서 큰 관심을 끌었습니다. 원격 조종자가 조종석에 착석해 VR 장비와 장갑을 착용하고 어깨나 팔꿈치 등을 움직이면 관절의 움직임과 토크를 측정해 휴머노이드 로봇이 사람의 동작을 재현합니다. 이 로봇은 재활 훈련용 로봇으로 활용할 수 있다고 합니다. 로봇을 통해 재활 동작을 가르치면서, 신체의 움직임이나 힘을 정밀하게 측정하면 재활 효과를 분석하고 개인에 맞는 재활 관련 데이터를 얻는 데 효과적이라는 것입니다.
l 도요타의 ‘T-HR3’(출처: Youtube)
혼다가 지난해 캐나다 밴쿠버에서 열린 ‘IROS 2017’에서 발표한 ‘E2-DR’은 생산공장 등의 재난 현장을 상정해 개발한 휴머노이드 로봇입니다. 사다리를 타고 높은 곳이나 계단으로 오르는 능력을 갖추고 있습니다. 키 168cm, 몸무게 85kg으로 공간이 30cm에 불과한 통로도 스스로 빠져나갈 수 있다고 합니다.
도쿄대와 가와사키중공업이 개발한 휴머노이드 로봇 플랫폼인 ‘Robust Humanoid Robot 2(RHP2)’ 역시 재난 상황을 염두에 두고 개발됐습니다. RHP2는 사람이 강제로 넘어뜨리더라도 스스로 일어날 수 있는 능력을 갖추고 있지요. 보스턴 다이나믹스의 휴머노이드 로봇 ‘아틀라스’가 얼마 전 거꾸로 공중제비를 도는 동영상을 공개해 화제가 됐는데, RHP2 역시 훌륭한 기량을 보여주고 있습니다.
l 사다리를 타고 오르는 혼다의 E2-DR 프로토타입(출처: Youtube)
l RHP2는 사람이 넘어뜨리더라도 스스로 일어날 수 있다.
(출처: IEEE스펙트럼)
l 토로보(출처: 도쿄 로보틱스)
사람의 근골격을 모방한 로봇도 개발되고 있습니다. 일본 도쿄대 JSK랩은 지난 2001년부터 인간의 신체 구조를 모방한 휴머노이드 로봇 ‘켄고로(Kengoro)’를 개발하고 있는데, 켄고로 최신 버전은 푸쉬업(pushup)을 하고 사람처럼 땀도 흘립니다.
116개의 모터로 작동하는 174개의 관절과 쿨링시스템을 갖춰 사람처럼 푸쉬업을 하면서 땀을 흘리는 것을 흉내 낼 수 있지요. 켄고로에 부착된 센서들을 통해 획득하는 데이터들은 인간의 근골격계 구조, 감각 신경계, 뇌의 정보처리 방법을 이해하는데 적지 않은 통찰력을 주고 있다는 평가를 받고 있습니다.
l 푸쉬업을 하고 있는 켄고로(출처: 도쿄대, Youtube)
일본뿐 아니라 다른 국가에서도 휴머노이드 로봇 개발이 활발하게 추진되고 있습니다. 특히, EU는 회원국의 로봇 개발 프로젝트를 재정적으로 지원하는 든든한 후원자입니다. 최근 온라인 슈퍼마켓 오카도(Ocado)는 독일 칼스루헤기술연구소(KIT:Karlsruhe Institute of Technology)와 공동으로 휴머노이드 로봇인 ‘아르마르(ARMAR-6)’를 개발했다고 발표했습니다. 이 연구에는 스위스 EPFL, UCL(University College London), 이탈리아 로마 사피엔짜대학 등도 참여했습니다.
EU 자금 지원을 받아 시제품으로 개발된 ‘아르마르(ARMAR-6)’는 인간과 휴머노이드 로봇의 협동 작업 수행을 목표로 개발되고 있습니다. 유연한 로봇 팔을 갖고 있어 과일 같은 비정형의 물건을 집어 옮길 수 있으며, 하체는 다리 대신 바퀴로 이뤄진 모바일 베이스로 만들어져 다른 장소로 쉽게 이동할 수 있습니다.
오카도는 궁극적으로는 물류센터에서 사람을 도와 유지보수 업무를 수행할 수 있도록 하겠다는 목표를 제시하고 있습니다. ‘세컨드 핸즈(SecondHands)’ 프로젝트라는 이름으로 불리고 있지요.
l ‘아르마르(ARMAR-6)’ (출처: 오카도, KIT)
이탈리아 기술연구원(IIT:Italian Institute of Technology) 소속 과학자들은 EU가 자금을 지원해 개발한 휴머노이드 로봇 ‘아이컵(iCUP)을 활용해 비행하는 휴머노이드 로봇 개발을 추진하고 있습니다. 우주 소년 아톰이나 영화 ’아이언맨’을 현실에 구현하겠다는 꿈을 꾸고 있는 것이지요. IIT 로봇과학자인 다니엘 푸치(Daniele Pucci), 프란세스코 노리(Francesco Nori) 등은 지난해 ‘IEEE RA-L(Robotics and Automation Letters)’에 제출한 논문에서 비행 휴머노이드 로봇용 제어 프레임워크에 관해 발표했습니다.
아직 연구 초기 단계지만 ‘아이컵’의 손과 발에 4개의 제트 엔진을 부착해 비행할 수 있도록 하겠다는 야심찬 목표입니다. 연구팀은 아이컵이 하늘을 나는 시뮬레이션 영상을 공개하기도 했지요.
l 휴머노이드 로봇 아이컵이 비행하는 모습을 시뮬레이션한 영상(출처: Youtube)
중국 로봇업체들도 휴머노이드 로봇을 속속 내놓고 있습니다. 유니콘 기업인 ‘유비텍’은 아마존 알렉사에 의해 구동되는 휴머노이드 로봇 ‘링스(Lynx)’를 개발해 판매하고 있습니다. 유비텍은 올해 초 라스베거스에서 열린 ‘CES 2018’에 팔이 없는 2족 보행 로봇 ‘워커(Walker)’도 발표했는데, 계단을 오르거나 축구공을 찰 수 있습니다. 유비텍은 워커에 팔을 부착한 휴머노이드 로봇으로 개발해 내년에 선보이겠다는 계획입니다.
l 워커(출처: 유비텍 트위터)
l 산봇 나노(출처: 치한)
휴머노이드 로봇에 알렉사와 같은 음성 인식 인공지능이나 클라우드 인공지능 시스템과 연결되면서 휴머노이드 로봇과 인간의 커뮤니케이션 기술은 더욱 발전할 것입니다. 휴머노이드 로봇은 앞으로 클라우드 인공지능 시스템에 연결돼 높은 지능을 가지게 될 것으로 예상합니다.
l 앤디 수트를 입고 아이컵과 인간 행동 데이터를 공유하는 연구가 진행되고 있다.
(출처: 앤디 트위터)
휴머노이드 로봇은 이제 사람의 행동을 예측할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이탈리아 기술연구원(IIT)은 사람이 각종 센서를 부착한 수트를 착용하면 사람의 행동에 관한 데이터가 생성되어 휴머노이드 로봇과 공유할 수 있는 프로젝트인 ‘앤디(An.Dy:Advancing Anticipatory Behaviors in Dyadic Human-Robot Collaboration)’를 추진하고 있습니다. 이렇게 되면 로봇이 인간의 행동을 예측해 대처할 수 있습니다. IIT는 휴머노이드 로봇 ‘아이컵’에 이 기술을 적용할 계획입니다.
앞에 소개한 이 같은 기술들이 결국 인간을 이해하고 도와주는 휴머노이드 로봇 개발에 한 걸음 더 다가서게 만들 것입니다.
글 | 장길수 | 로봇신문 기자
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