3D 공간 인지 로봇 개발 '복잡한 길도 거뜬!' [1]

초능력 로봇 진화론으로 유명한 카네기멜론대학의 한스 모라벡 교수가 로봇의 시각 능력을 개선한 기술을 개발했다고 밝혔다.

한스 모라벡 교수는 로봇 3차원 시각 시스템을 완성했다고 밝혔다. 이 시스템을 사용하면 로봇이 사무실이나 가정에서 길을 따라 움직일 수 있게 된다. 그는 이 기술로 “일반적인 환경에서 로봇이 믿음직스럽게 활보할 수 있을 것”이라고 설명했다.

모라벡교수가 개발한 시스템은 두 개의 디지털카메라와 로봇의 컴퓨터 두뇌에 설치된 3D 격자(그리드)로 구성돼 있다. 사물과 로봇의 거리는 두 카메라가 찍은 이미지의 차이를 구분해 기하 방정식으로 계산된다. 3200만개의 디지털 구분선으로 구성된 격자는 불완전하거나 잘못된 결론을 유도할 가능성이 있는 시각 데이터를 교정하는데 도움을 준다. 카메라 렌즈가 하나일 때는 사물이나 흰 벽 등은 삼각측량을 위한 뚜렷한 특징을 구분해 낼 수 없는데 이 점을 개선한 것이다.

모라벡은 시각 정보가 3D 격자에 입력될 때 각 셀에 할당된 데이터의 신뢰도를 판단할 수 있는 통계적 방법을 창안해냈다. 그는 일정한 공식에 의해 변수들을 보정하기 때문에 일반적인 조명이나 어두운 조명처럼 상이한 환경에서 입력된 시각 데이터를 시스템이 제대로 해석할 수 있게 된다고 설명했다.

모라백이 개발한 시스템을 갖춘 로봇은 설정값 자동 변환 기능을 갖고 있다. 만일 ‘조명이 켜진 모드’에서 동작하던 로봇이 격자에서 인식하지 못한 물체에 거의 부딪힐 상황(로봇은 근접 센서로 이를 알아차린다)이 된다면 다른 설정값으로 변환하게 된다.

모라벡은 “이런 상황에 닥치면 로봇이 몇 초 동안 앉아있게 되는데 이는 마치 눈을 닦는 행위와 비슷하다”고 말했다.

지난 수십년 동안 로봇이 산업환경에서만 주로 사용됐던 것은 ‘나쁜 시력’ 때문이었다. 그동안 로봇은 스타워즈에 등장했던 인간과 비슷한 C3PO같은 드로이드처럼 행동하기 힘들었다. 이것은 부분적으로 사무실과 가정에서 자주 바뀌는 어질러진 상황을 로봇이 효과적이고 안전하게 비집고 다닐 수 있도록 학습시키기 어려웠기 때문이다.

모라벡은 이 문제를 누구보다도 잘 알고 있다. 그는 1970년대부터 로봇의 시각과 움직임에 관해 연구해왔다. 그는 "우리가 생각한 것 보다 훨씬 어려운 문제였다"고 토로했다.

하지만 최근 몇 년 사이 변화가 감지됐다. 의료기기 제조회사인 픽시스가 판매하는 R2-D2처럼 생긴 헬프메이트는 100개가 넘는 병원의 복도에서 혈액샘플, 약품, 식사 등을 운반하는데 사용되고 있다. 마쯔시다 엘렉트릭 웍스(MEW)도 독자적인 의료품 운반 로봇을 개발중이며 올해 봄부터 판매할 계획이다.

로봇 진공청소기도 개발됐으며 혼다와 소니는 휴머노이드 로봇을 개발했다. 소니의 SDR-4X은 23인치 키의 걷는 로봇으로 38개의 관절과 빛나는 은색 머리 안에 두 개의 카메라를 내장하고 있다. 이 로봇은 길에 있는 장애물을 피하고 얼굴을 알아보며 노래도 한다.

장난감이 전부는 아니다

모라벡은 소니가 정교한 제품을 개발했다며 칭찬했다. 하지만 자신이 만든 시각 시스템 기술이 좀더 실용적이라고 주장했다. 그는 “소니는 현재로서는 장난감을 만들고 있다. 나는 실용적인 제품을 바라보고 있다"라고 덧붙였다.

모라벡은 지금 당장이라도 로봇 시각 시스템을 현재 사용되고 있는 산업로봇에 장착될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그는 산업용 로봇이 시각을 갖는다면 좀더 효율적으로 작업할 수 있을 것이라고 주장한다. 모라벡은 자신이 개발한 기술을 사용하면 사용자들이 로봇에게 방향을 가르쳐 주기 위해 반사테이프나 바코드 표시를 벽에 설치할 필요가 없다고 말한다.

이외에도 컴퓨터 시각 분야에서 일하는 이들은 많다. 이 문제와 씨름하고 있는 기업에는 캘리포니아주 팔로알토에 위치한 Tyzx, 밴쿠버에 있는 포인트 그레이 리서치, 캘리포니아주 먼로파크에 있는 비더 디자인 등이 있다.

모라벡은 다른 기업의 제품과는 달리 자신의 기술이 3D 격자 기술을 이용하기 때문에 복잡하고 어질러진 환경에 더욱 적합하고 흰색 벽의 예에서 설명한 신뢰도가 떨어지는 곳에서도 잘 동작한다고 주장한다.

자료제공 : ZDNet Korea