수레나IV

수레나IV(Surena IV)

수레나IV(Surena IV)는 이란 최초의 휴머노이드(humanoid) 로봇인 수레나(Surena)의 4세대이다. 2019년 이란 테헤란 대학교 연구팀이 개발했다.

개요

수레나IV는 2019년 12월 14일 이란의 테헤란 대학교 연구팀이 공개한 휴머노이드 로봇이다. 이는 지난 2015년 수레나 Ⅲ를 발표한 후 거의 5년 만에 업그레이드 버전을 발표한 것이다. 전기전자기술자협회(IEEE) 스펙트럼에 따르면 이란 테헤란대학 산하 첨단 시스템 및 기술센터(CAST; Center for Advanced Systems and Technologies)를 이끄는 아길 유세피-코마(Aghil Yousefi-Koma) 교수 연구팀은 기존 수레나 로봇의 기능을 업그레이드한 수레나IV를 개발했다고 밝혔다. 신형 수레나IV는 손으로 물컵을 움켜잡거나 스마트폰으로 셀카를 찍고 칠판에 글자를 쓰는 모습을 시연할 수 있다. 수레나는 최초 버전에서 계속 진화하고 있다. 지난 2008년 발표된 최초 버전은 자유도가 8에 불과했으나 수레나 II에서 22로 개선됐고 수레나 III에선 31로 증가했다. 이번에 발표된 버전은 로봇 핸드 부분의 자유도를 크게 늘리면서 총 자유도가 43에 달했다. 그만큼 손동작이 능수능란해졌다는 의미다.

또한 신버전은 수레나 III보다 훨씬 가벼워졌다. 이전 버전이 키 1.9m에 몸무게가 98kg이었으나 신버전은 키 1.7m에 몸무게는 68kg으로 줄었다. 로봇의 이동 속도는 종전의 시속 0.3km에서 시속 0.7km로 빨라졌다. 로봇 제어기 기능도 개선됐다. FPGA(Field Programmable Gate Array) 기판을 사용한 덕분에 제어 루프(loop)를 높은 주파수 대역(200Hz)에서 동작하도록 했다. 스테레오 카메라와 6축 힘토크 센서를 발목 부분에 채택하고 있으며 모든 관절에 엔코더를 갖췄다. 문자-음성 변화 시스템을 채택, 기본적인 대화 인식이 가능해졌다. 모든 센서, 제어장치, 액추에이터(actuator) 등을 연동하기 위해 로봇 운영체제로 ROS(robot operating system)를 채택하고 있으며 가제보, 코레오노이드(Choreonoid) 등을 이용해 로봇 동작 등을 시뮬레이션했다.

역사

수레나 I

수레나 시리즈

수레나 I은 이란 테헤란대학에서 2008년 CAV(Center for Advanced Vehicles)와 테헤란대학교, 이란 광공업부의 R&D 파트의 합작 프로젝트로 처음 공개되었고, 최초 버전은 자유도(degree of freedom, DOF)가 8에 불과한 휴머노이드 로봇이었다.

수레나 II

수레나 I 공개 후 곧 2010년 수레나 II가 개발되었으며, 수레나 II는 몸무게 45kg, 신장이 4.76피트에 이르렀다. 수레나 II는 테헤란 대학교의 20명 이상의 로봇공학 전문가들이 1만 한 사람이 1시간에 생산하는 노동 혹은 생산성 단위를 위미하는 맨아워(man-hour) 이상의 시간을 투입해 설계·제작한 이란형 휴머노이드 로봇이며, 기술진들은 이 로봇의 시각 및 청각 능력, 이동성과 기민성을 향상하기 위해 계속해서 연구 중이다.

수레나 II는 일본 혼다의 유명한 로봇 아시모(Asimo)를 닮았다. 몸을 굽혀 인사하고, 춤을 추고, 한 다리로 균형을 잡고 있을 수 있으며 사람처럼 팔과 다리를 흔들며 걸을 수 있지만, 미리 정해진 궤도로 리모트컨트롤 시스템을 통해 느린 속도로만 걸을 수 있다. 안정적인 동작을 제공하는 자이로스코프(gyroscope)와 가속도계(accelerometer)와 같은 다양한 센서를 장착했으며, 다리에 12도, 팔에 8도, 머리에 2도인 총 22도의 자유도를 갖고 있다.

당시 이란 언론은 이 로봇이 산업·의료·가정 등 다양한 상황에서 민감한 작업을 수행할 때 인간을 대체할 수 있게 될 것이라고 보도하였으며, 세계적인 연구기관인 전기전자기술자협회는 수레나 II가 '뜻밖의 발전(unexpected development)'이라며 호평했다. 당시 여러 나라의 로봇 연구 성과를 조사 맟 분석하던 전기전자기술자협회는 일본의 아시모(Asimo), 스페인의 림비(Reem-B), 독일의 저스틴(Justin), 미국의 찰리(Charli), 이란의 수레나(Surena)를 탁월한 5개 로봇으로 평가한 바 있다..

수레나 III

테헤란대학 기계공학과 아길 유세피-코마 교수팀은 2015년 이족 봇행, 인간-로봇 상호작용 연구에 적합한 휴머노이드 로봇인 수레나 III를 공개했다. 수레나 III는 양 팔다리의 운동력, 인간과 로봇의 상호작용 및 로봇 연구를 위한 또 다른 과제를 위해 개발되었으며, 그 자금은 이란 산업개발 및 리노베이션기구의 자원으로 충당하였다. 최초 휴머노이드 로봇인 수레나 Ⅰ과 수레나 Ⅱ는 각각 8 자유도, 22 자유도를 갖고 있었지만, 수레나 III은 자유도가 31에 달할 정도로 다양한 동작을 취할 수 있다. 수레나 III는 완전한 성인의 크게로 키는 1.9미터, 몸무게 98kg이다. 키넥트 기반의 3D비전 모듈, 31개의 서보모터를 탑재하고 있고, 로봇 운영체제(Robot Operating System, ROS)를 채택하고 있으며, 이전 모델이 비해 센서와 액추에이터가 업그레이드 됐다.

때문에 수레나 III는 초당 20cm의 속도로 걸을 수 있고, 사람처럼 손동작을 할 수 있으며, 한발로 서 있는 것도 가능하다. 이 밖에 계단 오르 내리기, 물건 손으로 집기, 축구공 차기 등 동작을 할 수 있다. 온보드 센서 및 카메라를 통해 사람의 행동을 그대로 흉내낼 수도 있다. 즉, 병을 집어 들고 한발로 서거나 사람이 부끄러울 수준의 기술로 공을 차는 것과 같은 행동을 보여줄 수 있다. 게다가 음성인식 시스템을 탑재하여 페르시아어를 이해할 수 있다. 하지만 달리거나 한발로 뛸수 있으며 수직 사다리를 오르는 게 가능한 혼다의 아시모와 비교했을 때 이란의 수레나 로봇은 세계적인 수준은 아니라는 평가가 이어지고 있다. 실제로 다르파 로보틱스 챌린지(DRC)에 참여한 아틀라스, 침프(CHIMP), DRC-휴보 등 재난대응 로봇들은 운전하기, 장애물 걷기, 전력 기구 조작 등 여러가지 일을 수행할 수 있다.

수레나 미니

이란 테헤란대학 산하 첨단 시스템 및 기술센터에 소속된 15명의 연구원들은 2015년 수레나 III를 개발하고, 약 1년 후인 2016년 수레나 미니를 개발했다. 테헤란대학교의 로봇 연구팀은 수년간 다양한 모양과 크기의 로봇을 만들기 위해 3D 프린팅 기술을 응용해 왔는데, 해당 기술을 응용하여 만든 수레나 시리즈 중 가장 독특하고 최신의 것이 바로 수레나 미니이다. 높이가 50cm인 3.4kg의 수레나 미니는 사람의 무릎만큼 키가 크지 않지만 여러 형태의 상징적인 행동들을 모두 구현해낸다. 수레나 미니를 제작하게 된 것은 본래 교육적인 목적을 위한 것뿐만 아니라 장애 아동 및 발달 장애아를 돕기 위한 데서 비롯됐다. 수레나 미니는 이전의 시리즈보다 능숙하지는 않지만 또다른 매력적인 기능이 많다. 로봇의 내부 CPU는 인텔코어(Intel Core)로 적외선 센서와 스피커는 물론 눈 속에 2개의 카메라가 있다. 세련된 흰색 몸체는 3D 프린팅으로 제작 되었으며 팔, 다리 및 목에 전원을 공급하는 22가지 서보 모터가 있다. IMU(Inertial Measurement Unit)로 인해 쉽게 움직일 수 있지만 손으로 잡을 수 있도록 설계되지 않아 물체를 밀고 들어 올릴 수는 있다.

특징

휴머노이드

1867년에 만들어진 단어인 휴머노이드(humanoid)는 인간(human)의 형태를 한(-oid) 로봇을 의미한다. 머리, 몸통, 팔다리와 같은 인간의 신체와 유사한 형태를 지녔다. 형태뿐만 아니라, 인간과 같은 인식기능, 운동기능을 구현해내는 휴머노이드 로봇은 로봇기술의 총체적 발전이 궁극을 이루어야 하기 때문에 가장 고난도의 지능형 로봇이라 할 수 있다. 여타 로봇과 달리 휴머노이드는 인간의 오감을 모방한 각종 센서들인 가속도, 경사, 역학, 위치 센서, 촉각 센서, 시청각 센서, 음향 센서 등과 수준 높은 인공지능(AI)을 갖추고 있으며, 직립 보행을 할 수 있다. 물론 휴머노이드의 개념은 보다 융통성 있게 적용된다. 상체(Torso)만 닮은 경우 등 머리, 몸, 팔, 다리를 모두 갖추지 않더라도 동일한 범주로 간주되고 있는 것이다. 로봇의 3대 구성 요소인 센서(sensor), 프로세서(processor), 실행기(effector)의 발전 수준은 각각 차이를 보이고 있다. 휴머노이드들은 장애물을 피해서 자동차를 운전하고, 인간의 공구를 사용해서 벽을 뚫으며, 소방 호스의 노즐을 체결하는 과제를 수행해낸다. 이러한 이유로 휴머노이드는 인간과의 의사소통과 상호작용 등에서 다른 유형의 로봇들보다 더 우수할 것이라고 평가받고 있다. 아직 인간의 대화 내용을 인식하고 인간의 감성, 감정을 파악한 후 그에 부응해서 표현하는 등의 의사 소통 능력은 만족스럽지 못하지만, 세계적인 휴머노이드 연구 개발의 장인 로보컵 축구 대회(RoboCup Soccer)의 최종 목표는 2050년까지 일반적인 경기 규칙을 적용한 축구 경기에서 인간으로 구성된 월드컵 우승팀을 상대로 승리하는 것이다.

휴머노이드는 민간 연구소, 대학, 기업 등에서 로봇의 성능 향상을 위한 연구, 개발용 도구(research tool)의 용도로 많이 사용되고 있다. 휴머노이드가 관심을 받았던 이유 중 하나는 인간과 로봇간의 상호 관계를 증대시킬 수 있다는 휴머노이드만의 HMI(human machine interface) 때문이었다. 로봇공학자들은 로봇에 인간의 특성이 많이 반영될수록 인간과 로봇의 상호 관계에 최적화된 HMI를 구현할 수 있다는 사실을 확인했다. 드라이버, 자동차 등 인간의 도구와 기계를 휴머노이드가 조작하게 되면 기존의 도구, 기계를 로봇화하는 확장 효과가 발생할 것이다. 휴머노이드는 어떤 로봇보다도 다양한 기술들이 집대성된 로봇이므로 하나의 플랫폼으로 작용할 가능성이 있다. 서비스 로봇의 성격을 지닌 휴머노이드가 산업용 로봇의 대체재로 발전하고 있는 최근 사례는 휴머노이드의 플랫폼화 가능성을 보여준다. 일부 로봇공학자들과 미래학자, 기업가들은 로봇 기술의 발전 속도가 점점 가속화되는 기하급수적인 단계에 이미 진입했을 가능성을 제기하고 있다. 미국, 유럽 등 기술 선진국에서 법, 제도적 장치를 뒷받침하기 위한 인문학적 연구들이 급증하고 있다는 점도 점점 로봇 연구가 가속화되는 분위기를 반영한다.

참고자료

• 장길수 기자, 〈이란 테헤란대, 휴머노이드 로봇 '수레나 IV' 발표〉, 《로봇신문》, 2020-02-17
• 강성수 이란 테헤란무역관, 〈(신성장상품) 이란, 휴머노이드 로봇 개발 활성화〉, 《코트라해외시장뉴스》, 2010-11-30
• 로봇신문사, 〈이란, 휴머노이드 로봇 '수레나 Ⅲ' 발표〉, 《로봇신문》, 2015-11-18

같이 보기

• 인공지능
• 로봇
• 인공지능 로봇

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