4차산업혁명 로봇공학

4차 산업혁명 로봇공학

로봇(Robot)은 스스로 작업하는 능력을 가진 기계를 말합니다. 사람과 비슷한 모습을 지닐 수도 있지만, 그렇지 않을 수도 있습니다. 로봇은 자동차 조립 같은 반복적인 작업이나 사람들이 접근하기도 힘든 오염된 환경이나 바다 밑 같은 위험한 곳에서 인간의 노동력을 대신하기 위해 고안되었습니다. 

일반적으로 소설이나 영화에서 등장하는 로봇들은 강한 인공지능(Strong AI)을 갖고 스스로 생각할 수 있는 존재이며 모양도 사람과 같습니다. 하지만 이런 로봇은 아직 상상의 수준에 머물러 있는 매우 먼 미래의 모습입니다. 현재는 약한 인공지능을 지닌 지능형 로봇(Intelligent robot)에 주목할 필요가 있습니다.

지능 로봇은 인공지능의 명령으로 기능을 수행하는데, 손목·발목·손가락과 같은 관절 운동 기능 외에도 시각·촉각·청각 등의 감각 기능과 학습·연상·기억·추론 등 인간의 두뇌 작용인 사고 기능도 어느 정도 갖추고 있습니다. 걷거나 뛸 수 있으며 바퀴를 이용해 이동할 수 있습니다.

4차 산업혁명 이전의 로봇들은 모두 각각의 동작을 인간이 자세하게 프로그래밍해야 했지만, 지능 로봇은 작업의 개요만 지시하면 스스로 판단하여 숙련공 수준의 작업의 개요만 지시하면 스스로 판단하여 숙련공 수준의 작업을 수행할 수 있습니다. 

감각 및 사고 기능에 으해 주위 환경과 물체를 인식하며 인간-로봇, 로봇-로봇, 사물-로봇 간의 데이터 교환 기능이 점점 발달하고 있기 때문입니다. 따라서 미래에는 인간이 지시한 내용만 실천하는 로봇이 아니라 입력된 정보를 바탕으로 스스로 판단을 내리면서 원자로 내부·해저·우주에서 활동하는 로봇과 조립용 로봇, 간호용 로봇, 쓰레기 처리용 로봇 등도 등장할 것입니다.

 

 

 

 

 

로봇과 인간이 상호작용 하는 유토피아

로봇은 기능과 작동 방식에 따라 다양하게 분류할 수 있습니다. 적응형 로봇(Adaptive robot)은 인간과의 상호작용을 통해 학습하는 로봇입니다. 따라서 시간이 지나면서 로봇의 행동은 원래 설치된 프로그램에 환경과 교육이 적용되어 발전합니다.

최근까지 산업 현장에서의 로봇은 설치하고 운영하는 데 많은 시간과 비용이 투입되었으며, 로봇을 다룰 노동자들에게도 복잡한 교육이 필요했습니다. 그러나 현장에 맞게 학습하고 적응하는 적응형 로봇이 등장하면서 많은 시간과 비용을 들이지 않아도 생산성을 높일 수 있는 길이 열렸습니다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 줄리 샤(Julie Shah) 교수는 적응형 로봇을 활용했을 때의 이점을 이렇게 정리했습니다. 첫째, 로봇이 안전하고, 둘째, 일을 빠르게 처리하며, 셋째, 노동력이 허비되는 유휴 시간을 크게 줄고, 넷째, 고도로 훈련받은 노동자들과 호흡을 맞춰 일하면 생산 현장의 효율성과 생산성이 크게 높아진다고 이야기합니다.

산업용 로봇(Industrial robot)은 프로그램의 입력 및 재조정이 가능한 다기능이 머니 퓰레이터(Manipulator, 원거리 조정 장치)입니다. 공구·특수 장비를 갖추고 다양한 동작을 반복하여 여러 가지 일을 수행하도록 설계되어 있습니다. 산업용 로봇의 머니플레이터는 일련의 연동 장치(link)와 조인트(joint)로 이루어져 있는데, 이는 작업 중 로봇이 부품과 공구의 위치를 바꿀 수 있게 해 줍니다.

 

 

 

 

로봇이 작동되는 방식에도 큰 반향이 일어날 것으로 예상됩니다. 스위치를 누르거나 버튼을 조정하는 직접적인 방식이 아니 닌 좀 더 고차원적인 방식이 적용될 것입니다. 최근 개발된 인간의 뇌파로 움직여지는 텔레프레즌스 로봇(Telepresence robot)도 그중 하나입니다.

이 로봇을 개발한 사람은 27세 기업인 마리타 챙(Marita Cheng)으로 그녀는 '마인드웨이브(MindWave)'라는 두뇌 제어 인터페이스(BCI, brain control interface)를 통해 로봇을 뇌파로 작동할 수 있게 했습니다.

텔레프레즌스 로봇은 원격으로 조종하여 화면에 자신의 모습을 직접 드러낼 수 있고 교육이나 세미나, 워크솝 등을 할 때 다른 사람들에게 내용물을 보여줄 수도 있습니다. 뿐만 아니라 장애인들의 사회적 활동을 돕기도 합니다. 현재는 머리 같은 모니터와 긴 목 같은 기둥, 아래로는 바퀴가 있는 몸체로 구성되어 있습니다. 사용자는 태블릿, 카메라 및 안드로이드폰 컨트롤러로 자유롭게 화면을 보면서 대화할 수 있습니다.

 

 

 

 

사람처럼 로봇과 소통할 수 있다.

로봇은 이제 인간이 활동하는 공간에 함께 지내며 점점 더 다양하게 상호작용 할 것입니다. 사람들은 여러 센서와 모바일 디바이스들을 착용하거나 주변에 두고 있기만 해도 됩니다. 사물인터넷, 인공지능, 로봇 가 기능을 지니고 있는 디바이스들은 사람이 별다른 요청을 하지 않더라도 그의 이야기를 듣고, 그의 요구를 예측하고, 필요한 상황과 순간을 판단하여 사람들을 도울 것입니다. 연구자들은 이 기술을 주변 환경이 스스로 지성을 지닌 존재로 바뀌어 사람이 원하는 것을 수행하는 시스템이라는 뜻으로 엠비언트 컴퓨팅(Ambient computing)이라고 부릅니다. 대표적인 사례는 음성 인식 기반의 시스템입니다.

로봇이 사회에서 인간과 상호작용 하기 위해서는 인권과 개인 정보, 사회적 규범에 대한 학습 관련 법률을 제정하는 등 사회적 합의가 필수적입니다. 로봇을 만드는 사람들은 사회적 합에 따라 로봇들을 훈련시켜야 할 것입니다. 앞으로 로봇들은 규범을 이해하고 학습해서 사람들의 윤리적, 법률적 문제를 판단할 수도 있습니다. 자동차 속도위반을 자동으로 체크하여 법률적 책임을 묻는 도로의 카메라도 일종의 로봇입니다. 어쩌면 인간보다 더 인간적이고 윤리적인 로봇들이 인류와 함께 살아가는 날도 곧 오지 않을까 합니다.

 

 

 

 

두뇌 제어 인터페이스(BCI, brain control interface)

두뇌와 컴퓨터 간의 인터페이스(Brain Computer Interface)라고도 하는데, 생물의 두뇌와 컴퓨터를 연결해서 쌍방향 통신을 가능하게 하는 수단입니다. 음성, 영상 등 기존 입출력 장치를 거치지 않고 두뇌와 컴퓨터가 직접 연결되는 방식입니다. 예를 들면 뇌의 활동 과정에서 나오는 뇌파를 실시간으로 분석하여 임의 장치를 제어할 수 있습니다.

 

 

 

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