과학연구

지능로보트의 4대주요기능에 대하여

 2020.8.24.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《우리는 가까운 앞날에 전반적인 과학기술분야에서 세계를 디디고 올라설수 있다는 배심을 가지고 첨단돌파의 기적들을 련이어 창조하여야 합니다.》

최근에 지능로보트기술은 현대전자장치기술과 인공지능기술의 기초우에서 이전에 비할바없는 속도로 급속한 발전을 이룩하고있으며 경제와 국방, 사회생활의 여러 령역에서 획기적인 응용전망을 보이고있다.

지능로보트의 개발은 크게 다음의 4가지 주요기능을 높이기 위한데로 지향되고있다.

1. 대상인식기능

지능로보트의 견지에서 대상인식은 미리 학습된 지식에 기초하여 촬영기로 얻어진 대상으로부터 그의 종류, 크기, 거리, 이동방향, 위치 등 3차원공간정보를 실시간으로 판정하는 기능이다. 현재까지의 대상인식기술은 주로 로보트에 설치된 촬영기로부터 얻어진 화상에 기초한 화상처리방식을 기본으로 하고있으나 화상처리 역시 높은 난도의 기술을 요구하는것으로 하여 인간의 눈과 류사한 사물인식기능을 실현하는것은 지능로보트개발에서 가장 도전적인 문제이다. 대상인식기술에서 세계적인 개발동향은 심층학습을 비롯한 인공지능기술들을 리용하여 기존의 화상처리기술에 기초한 대상인식의 정밀도를 부단히 개선하는것과 함께 촬영기가 아닌 레이자나 초음파와 같은 공간적수감부들에 의한 측정기술을 보조적으로 융합하고있는것이다.

2. 위치인식기능

위치인식기능은 로보트가 자기의 공간적위치를 자체로 판정할수 있는 능력을 말한다. 각종 수감부에 기초한 기술, 표식점에 기초한 기술, 반향파에 기초한 기술 등 위치인식기능의 실현을 위한 여러가지 기술들이 개발되여있으나 기술적난도문제로 하여 현재는 주로 표식점에 기초한 기술이 리용되고있다. 이미 상품화된 가정용청소로보트는 방안에서 천정의 모서리를 인식하여 자체의 위치를 판단하지만 작업환경의 다양성으로 하여 보다 고급한 위치인식기술이 필요하며 로보트축구경기에서 매 경기로보트들의 자률적인 위치인식기능은 신속한 정황판단과 기민한 이동을 위한 가장 중요한 요소로 된다. 규격화된 작업환경(실례로 실내)에서 위치인식기능의 실현은 비교적 쉽지만 임의의 작업환경에서 공간적위치판별기능을 실현하는것은 상당히 어려운 문제로 간주되고있다. 현재 세계적으로 가장 발전된 지능로보트들의 위치인식정확도는 60%정도로서 이 분야에서도 앞으로 많은 연구가 진행되여야 한다.

3. 동작조종기능

동작조종기능은 로보트의 말단기능수행부(주로 로보트팔 또는 손)를 조종하기 위한 기능으로서 지능로보트가 콤퓨터와 차이나게 하는 가장 강력한 기능이다. 동작조종기능이 없는 로보트는 마치 두팔이 없는 사람과 같이 인간의 기초적인 동작조차 모방할수 없다. 현재 세계적으로 인간의 5손가락모양의 손을 가진 스마트손(Smart Hand)기술이 연구되고있으며 4살난 아이의 팔과 손놀림수준정도까지 이르고있다.

동작조종기능실현의 최종목표는 지능로보트가 인간과 같은 촉각을 가지며 칼로 과일을 깎는 수준의 물체조종능력을 가지게 하는것이다. 이 목표는 재료기술, 기계설계기술, 다축협조조종, 모호조종, 반도체기술, 인공지능기술 등 여러 분야의 기술발전하에서만 달성될수 있다. 완성된 동작조종기능을 실현하는것은 지능로보트의 연구와 설계분야에서 가장 난도가 높고 뒤늦게 실용화될 분야로 인정되고있다.

4. 자률이동기능

자률이동기능은 지능로보트가 임의의 공간에서 자유롭게 이동할수 있게 하는 기능이다. 자률이동기능의 수행을 위한 기본적인 구동장치로서는 바퀴형, 무한궤도형, 네발보행형, 두발보행형장치가 있다. 바퀴형, 무한궤도형로보트의 경우 이동시 로보트가 력학적으로 안정한 우점이 있지만 장애물을 효과적으로 극복하기 곤난한 결함을 가진다. 네발보행형, 두발보행형로보트들은 동물이나 인간의 보행방식을 모방하여 리상적인 경우 각종 장애물들을 잘 회피할수 있으나 력학적평형을 보장하기 위한 기술적인 난도는 매우 높다. 두발보행로보트에서는 계단오르기, 5km/h의 속도로 달리기 등의 기능이 실현되였으나 장애물이 나타나면 쉽게 넘어지는 현상을 극복하지 못하고있다.

자률이동기술은 크게 기계적위치이동기술, 경로계획작성, 충돌회피 등으로 구성된다. 경로계획과 충돌회피를 원만히 실현하는것은 현재의 기술수준에서 어렵지 않지만 문턱넘기, 계단오르기 등의 난도동작들은 기술면에서나 경제적효과성측면에서 아직 많은 도전적문제들을 안고있다.