인간형 로봇의 이동경로 생성을 위한 장애물 모양의 구분 방법

박찬수(Chan-Soo Park),김도익(Doik Kim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.2

알려지지 않은 실내에서 인간형 로봇의 이동경로 생성을 위해서는 주변 장애물의 형태를 정확히 인식하여 이에 적합한 로봇 움직임을 만들어야 한다. 이 때, 인식된 장애물의 형태에 따라 로봇이 접촉없이 통과할 수 있고, 발과 접촉하여 통과할 수도 있으며, 회피할 수도 있다. 이를 위해 장애물이 어떤 형태를 갖고 있는지를 분류하여 로봇의 이동경로를 생성할 때 활용 가능한 장애물 인식 및 분류 방법을 제안한다. 특히 장애물 형태를 정확히 인식하기 위한 기존 알고리즘은 많은 계산량으로 실시간 활용에 어려움이 있으며, 불필요한 장애물도 함께 추출하기 때문에 연산자원의 낭비가 불가피하다. 본 연구에서는 장애물 인식의 계산량을 줄이기 위해 장애물의 영역을 분류한 후 정확한 형상이 필요한 장애물에 한해 크기 및 형태를 추출하도록 알고리즘의 적용 범위를 제한하여 계산량을 줄이는 방법을 제안한다. To generate the walking path of a humanoid robot in an unknown environment, the shapes of obstacles around the robot should be detected accurately. However, doing so incurs a very large computational cost. Therefore this study proposes a method to classify the obstacle shape into three types: a shape small enough for the robot to go over, a shape planar enough for the robot foot to make contact with, and an uncertain shape that must be avoided by the robot. To classify the obstacle shape, first, the range and the number of the obstacles is detected. If an obstacle can make contact with the robot foot, the shape of an obstacle is accurately derived. If an obstacle has uncertain shape or small size, the shape of an obstacle is not detected to minimize the computational load. Experimental results show that the proposed algorithm efficiently classifies the shapes of obstacles around the robot in real time with low computational load.

근골격해부학에 근거한 텐던 매커니즘 기반 다자유도 인간형 로봇 핸드의 기구학적 설계

최성모(Seongmo Choi),이세진(Sejin Lee) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.9

이 논문은 인간의 근골격 형태를 모방하여 제작된 로봇 핸드의 설계에 대해 설명한다. 기본적으로 적은 수의 자유도를 가지는 로봇 핸드는 기구학적 기능과 표현의 경우의 수에 제한이 있다. 이 논문에서는 로봇 핸드의 자유도를 늘리는 방법으로 인간의 근건 매커니즘을 차용하는 것을 제안했고, 해부학적 구조를 모방하여 로봇 핸드를 직접 제작했다. 그리고 로봇 핸드의 자유도 증가를 통해 늘어나는 로봇 핸드의 기구학적 기능과 표현할 수 있는 다양한 비언어적 수단의 예시를 설명한다. 인간의 해부학적 구조를 직접적으로 표현하기 위해 와이어를 이용하였고, 이렇게 제작된 로봇 핸드는 무지의 근위지절에서 최대 30.30 kgf의 힘을 출력한다는 것이 계산을 통해 예측되었다. 그리고 제시된 로봇 핸드의 가동역을 측정함으로써 손의 실제 가동역에 미달하게 굴곡, 신전, 외전, 내전, 대립/복원을 하는 것이 확인되였다. This paper presents the kinematic multi DOFs design of a robot hand that is inspired by the structure of human skeletal muscles. In general, robot hands with a small number of degrees of freedom have a limit on the kinematic functions and representations. In this study, a robot hand was designed that was inspired by the anatomical structure of a human body with the tendon mechanism. In particular, the wire was used to realize the anatomical structure and functionalize the robot hand instinctively. Using the force and moment equilibrium calculation, the maximum force was predicted to output from the proximal phalanges. The experiments confirmed that the suggested mechanism performed the expected functionality.

멀티 쓰레딩 방식을 이용한 군집 로봇의 중앙 제어 시스템 구현

전봉기 한국디지털정책학회 2014 디지털융복합연구 Vol.12 No.6

우주용 휴머노이드 로봇 개발 현황

박응식(Park, Eungsik),신근웅(Shin, Keunwoong),양지모(Yang, Jimo),권경진(Kwon, Kyungjin) 한국항공우주연구원 2020 항공우주산업기술동향 Vol.18 No.2

우주탐사는 처음에 망원경을 통해 관찰하고 이후에는 로봇을 통해 접근하고 이후에, 최종적으로 인간 탐험가가 탐사하는 것이 일반적이다. 인류가 태양계를 탐험하는 과정에서 인간 혼자 달성할 수 있는 것보다 인간과 로봇이 함께 수행할 때 더 좋은 결과를 얻게 될 것으로 기대되고 있다. 현재까지 우주개발 과정에서 화성탐사 등 행성탐사를 위해 많은 탐사로봇이 개발되었다. 로봇의 기술발달에 따라 우주환경과 우주탐사의 요구사항에 맞게 다양한 로봇이 개발되고 있다. 최근에는 인간과 유사한 휴머노이드 로봇이 개발되어 우주정거장에서의 적용 가능성을 타진하고 있다. 본 논문에서는 이러한 우주용 휴머노이드 로봇의 개발 현황을 알아보고 우주탐사로의 가능성 등을 확인해보고자 한다. The new space exploration is first observed through a telescope, then accessed through a robot, and finally a human explorer arrives. In the process of humanity exploring the solar system together, it is expected that humans and robots will achieve better results than humans can achieve alone. During the space development process, many exploration robots have been developed for planetary exploration, including exploration of Mars. In addition, various robots have been developed to meet the requirements of space environment and space exploration in accordance with the development of robot technology. Recently, humanoid robots similar to humans have been developed to explore the possibility of application in ISS. In this paper, we are going to find out the development status of these humanoid robots for space and check the possibility of space exploration.

휴머노이드 로봇의 인간 동적 모션 맵핑 및 균형 제어

이단비(Dan-Bee Lee),김정엽(Jung-Yup Kim) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.10

본 논문은 인간의 동적 모션을 크기, 무게 그리고 관절구조가 다른 휴머노이드 로봇에 적용하고 이를 안정하게 수행하기 위한 균형 제어에 대해서 연구하였다. 인간의 모션 캡처 과정을 최대한 단순화하기 위해 키넥트 센서 만을 이용하여 사람의 모션 데이터를 얻어내었으며, 기구학적 후 처리를 통하여 휴머노이드 로봇 크기에 적합한 모션 데이터를 도출하였다. 도출된 모션 데이터의 동적 안정성을 로봇의 질량을 고려한 Zero moment point(ZMP) 관점에서 분석하였으며, 도립진자모델을 기반한 Preview control 을 적용하여 불안정한 모션 구간을 검색하여 안정한 모션으로 수정하였다. 최종 도출된 로봇의 모션을 휴머노이드 로봇에 적용할 시 동적 안정성을 보장하기 위해서 Capture point(CP)에 기반한 온라인 균형 제어를 추가적으로 수행하였다. 최종적으로, 개발된 알고리즘의 성능을 웨봇 동역학 시뮬레이터와 로보티즈 오피 모델을 이용하여 검증하였다. This paper describes the dynamic motion mapping from the human to a humanoid robot with different size, weight, and joint structure, and the balance control for stably performing the motion. To simplify the motion capture process, we used only a KINECT sensor to obtain the human motion data, and derived the modified motion data, which is suitable for humanoid robot size through kinematic post-processing. The dynamic stability of the obtained robot motion is analyzed in terms of the zero moment point (ZMP), and the motion is finally modified by searching unstable motion sections and correcting them using the preview control based on an inverted pendulum model. Online balancing control based on the capture point (CP) was additionally carried out to ensure the dynamic stability when the final robot motion was applied to the humanoid robot. Finally, the performance of the proposed algorithm was verified through the dynamic simulator Webots and Robotis-OP model.

인간형 인공지능 로봇 활용에 대한 유아교사의 인식과 요구 분석

이보람,안혜령,조우미 한국인간발달학회 2022 人間發達硏究 Vol.29 No.3

이 연구는 인간형 인공지능 로봇을 도입하는 것에 관한 유아교사의 인식, 활용방안, 그리고 실제적 요구를 탐색하고자 유아교사 22명을 대상으로 6회의 포커스그룹 인터뷰를 수행하고 내용을 분석하였다. 연구 결과는 ‘인공지능 로봇에 대한 유아교사의 인식’, ‘인공지능 로봇의 활용방안’, 그리고 ‘인공지능 로봇의 활용을 위한 요구사항’으로 정리하였다. 먼저, 유아교사들은 인공지능 로봇과 같은 첨단기기를 활용하는 것에 대해 양가적 태도를 보였다. 사회적 요구에 발맞춘 변화, 교사의 업무부담 경감, 교사교육과 장학의 효과가 있을 것이라는 긍정적인 인식과 인공지능이 인간 교사의 역할을 대체할 것에 대한 두려움, 인공지능 기기가 유아의 발달에 적합할지에 대한 의구심, 개인정보 수집과 보안의 문제, 교사의 전문성 신장에 대한 욕구를 저해할 것에 대한 우려와 관련한 부정적 인식이 있었다. 인공지능 로봇의 활용방안은 유아교사의 주요 직무인 보호와 양육, 교육과정 운영과 교수, 유아의 평가, 상담 및 정서적 지원, 행정업무 지원의 다섯 가지 영역에서 교사가 인공지능 로봇에게 권한을 얼마나 부여할 것인지에 따라 기대하는 역할과 기능의 차이가 있었다. 마지막으로 인공지능 로봇이 유아 교실 내에서 실효성 있게 적용되기 위해서는 로봇이 교실 내 구성원으로 인식될 수 있을 만한 충분한 시간, 유아의 눈높이에 맞는 콘텐츠 탑재, 교사를 위한 매뉴얼과 구체적인 활용방안 제시, 개인정보 보호 및 윤리적인 측면의 법적 근거가 마련, 그리고 로봇의 내구성과 안전에 대한 보장이 필요하다고 응답하였다. 이 연구는 유아의 배움과 발달을 증진할 수 있는 도구로서 유아교육 현장에서 인간형 지능 로봇을 활용할 수 있는 방안을 모색하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

서비스 태스크를 위한 5W1H를 이용한 시멘틱 로봇 메모리 저장소

이동훈(Dong-Hoon Lee),김학수(Hak-Soo Kim),손진현(Jin-Hyun Son) 한국컴퓨터정보학회 2010 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.18 No.2

오늘날 많은 연구자들은 자율적 인간형 로봇 (Autonomous symbiotic human-robot)을 보조하기 위한 지식체계로 온톨로지의 개념을 사용한다. 이러한 연구는 룰 기반의 추론시스템을 지원하기 위해 온톨로지를 저장하는 데이터베이스 스키마를 설계하는데 초점을 맞추고 있다. 이러한 연구 뿐만 아니라 온톨로지 개념을 사용하는 가장 중요한 목적 중에 하나는 상황 추론이다. 이러한 관점에서 본 논문은 로봇이라는 환경에서 좀 더 지능적인 상황 추론 서비스를 제공하기 위해, 5W1H 기반의 로봇 지능 저장소라 불리는 로봇 메모리 저장소를 설계하는데 초점을 두고 있다. 기존 연구는 체계적이고 의미론적 5W1H를 고려하지 않거나 5W1H와 다른 개념 사이의 연광성의 결여에 많은 문제점을 가지고 있으며 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 상황, 목적, 공간, 특징, 인간 그리고 5W1H의 온톨로지 지식을 저장할 수 있는 개념적인 모델인 로봇 메모리 모델을 설계한다. 또한 본 논문에서는 상황 추론을 지원하기 위해 로봇의 인스턴스 정보라고 불리는 자전적 기억 (Episodic Memory)를 효과적으로 저장하기 위한 5W1H 모델을 정의하며 이러한 모델을 물리적으로 저장하기 위한 관계형 데이터베이스 기반의 EventsEpisodicRBS를 설계한다. 결과적으로 이러한 연구를 통해서 자율적 인간형 로봇 환경에서 로봇이 지능적 서비스 제공의 핵심 모듈인 상황 추론을 지원하는데 큰 기여를 할 수 있는 하부 시스템으로서의 의미를 가질 수 있다.

제4차 산업혁명 인공지능(AI)에 대한 미래교회 대응방안 연구

황병준,박도훈 한국실천신학회 2020 신학과 실천 Vol.0 No.68

본 연구의 목적은 제4차 산업혁명(The Fourth Industrial Revolution)1)의 핵심으로 떠오른 ‘인공지능(Artificial Intelligence)’이 인류사회에 상상할 수 없는 혁신을 불러올 것으로 전망하면서 인공지능(AI)2)에 대한 미래교회의 실험적 대응방안을 제시함에 있다. 본 연구는 제4차 산업혁명을 이끄는 세 가지의 큰 기술인 물리학(Physical), 디 지털(Digital), 생물학(Biological)의 융합으로 가장 큰 영향을 미칠 인공지능과 그 기 술적 특이점(Technological singularity)의 영향을 살펴보았다. 인공지능 기술이 발전 하여 인간의 지능을 뛰어넘는 기준점인 특이점은 인간의 육체적, 정신적 구조를 급격 히 바꾸는 결과를 가져 올 것으로 전망되므로, 그에 대한 신학적·철학적인 이해와 윤 리적 합의의 필요성도 연구해 보았다. 인공지능의 기술은 이미 산업용 로봇의 단계를 넘어 인간과 감정을 나누는 감성 로봇으로 발전하고 있으며, 휴머노이드와 인간의 공 존의 시대로 나아가고 있음을 제시하였다. 설문조사(601명)를 통하여 교회에서 인공지 능 로봇의 활용에 대한 일반적인 관심과 영적인 관심을 분석하였으며, 결과에 따른 미래교회의 활용성을 연구하였다. 구체적으로 미래교회에서는 예배와 교육적인 부분 에서 어떻게 활용이 가능한지 실험적인 가상 시나리오를 제시함으로 그 이해를 도왔 다. 시나리오는 임종예배를 인도하는 로봇을 1인칭 시점으로 작성하고, 임종을 맞이하 는 임종자를 1인칭 시점으로 작성하였다. 또한 인공지능 로봇과 실감나게 성경 공부 하는 가상현실 체험 시나리오를 작성하였다. 또한 미래교회 디지털 트랜스포메이션 제안을 통해 교회의 모든 사역과 구조가 디지털화를 이루어야 하며, 인공지능 로봇에 탑재할 프로그램 개발을 통하여 기독교 윤리를 담은 착한 로봇을 만들어야 함을 강조 하였다. 또한 미래이슈와 미래교회 네트워크를 제안하였으며, 제4차 산업혁명과 인공 지능을 긍정적으로 수용하여 복음 확장에 새로운 기회로 삼아야 함을 제안하였다. The purpose of this study is to present countermeasures for the church of the next generation in view of the unimaginable innovation in human society trigger by Artificial Intelligence that emerges as the core of the Fourth Industrial Revolution Era. With Artificial Intelligence creating creative information on its own, the church should also urgently prepare for it. This study aims to provide and prepare for a new pastoral paradigm with an outlook for the future church to critically analyze and engage in the Artificial Intelligence that even takes the place of preaching. The Fourth Industrial Revolution is expected to be faster and more innovative than any other Revolution in the past, which we have experienced. The three big technologies that will lead the Fourth Industrial Revolution are: the Technology of Physics, Digital Technology and Biology. These technologies signal that over time it will permeate every object, industry and country and will require innovative and comprehensive changes throughout humankind. AI robots have gone beyond industrial or service robots. They are being developed into emotional robots that can communicate and share emotions with humans. We are moving toward an era of coexistence in which humanoid or human robots and humans live together. Social consensus for good robots along with Christian and ethical programs are urgently required. A survey on the use of AI robots has been conducted to examine the awareness of Christians and the public. The total of 601(six hundred and one) respondents were analyzed. The respondents of future generation in their teens and 20s were studied and the views of lay believers and pastors were analyzed by separating their positions. In particular, the analysis of responses from younger generations and pastors is expected to have a significant impact on future churches. The measures for the use of Artificial Intelligence in church were examined in a positive aspect. First, this study considered what is available in the area of worship and church education. Specifically, it will help to understand how it could be applied through a hypothetical scenario in which an AI robot guides the worship service at a deathbed. In addition, it suggested the need for research and investment to utilized Artificial Intelligence and stressed the need to create a good robot with Christian ethics on it by establishing future church trends and developing programs to be mounted on AI robots. Now the church must prepare for the future. We should look at the age of Super-Artificial Intelligence in a positive light and prepare for it. We should prepare for future church trends, establish big data for Christianity and spur the development of programs to be installed in Artificial Intelligence. A positive and active attitude toward the Fourth Industrial Revolution and Artificial Intelligence will rather be a new opportunity for the expansion of the gospel.

리프팅 작업을 위한 인간형 로봇 팔의 어깨와 팔꿈치 관절 토오크 분석

김병호(Byoung-Ho Kim) 한국지능시스템학회 2015 한국지능시스템학회논문지 Vol.25 No.3

본 논문에서는 어떤 물체를 들어 올려서 전달하는 인간의 작업을 대신 수행하기 위한 인간형 로봇 팔의 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 특성을 분석하고자 한다. 이러한 목적을 달성하기 이하여 인간의 일상적인 물체의 리프팅 행동을 고려하고, 단순한 구조의 어때와 팔꿈치 관절을 갖는 인간형 로봇 팔 모델을 사용하여 어떤 물체를 다양한 경로로 이송하는 시뮬레이션을 수행한다. 이러한 시뮬레이션을 통하여 인간형 로봇 팔을 이용한 물체의 이송 작업에 있어서 요구되는 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 패턴 및 범위를 사전에 파악할 수 있음을 보인다. 결과적으로, 이러한 어깨 및 팔꿈치 관절의 토오크 분석은 효과적인 로봇 팔 메커니즘 설계에 유용하게 활용될 수 있다. This paper analyses the torque characteristics of the shoulder and elbow joints of a humanoid robot arm that is useful for an object lifting and transferring task instead of human beings. For the purpose, some typical human lifting behaviors are considered, and various simulations for lifting and transferring an object have been performed by employing a humanoid robot arm having a simple configuration of shoulder and elbow joints. Through the simulation, it is shown that the torque patterns and ranges of the shoulder and elbow joints required for such a humanoid lifting and transferring task can be found earlier in the design of a humanoid robot arm. As a result, this effort is useful for us to design an effective robot arm.

제4차 산업혁명 인공지능(AI)에 대한 미래교회 대응 방안 연구

박도훈 한국실천신학회 2020 한국실천신학회 정기학술세미나 Vol.2020 No.06

본 연구의 목적은 제4차 산업혁명(The Fourth Industrial Revolution)1)의 핵심으 로 떠오른 ‘인공지능(Artificial Intelligence)’이 인류사회에 상상할 수 없는 혁신을 불 러올 것으로 전망하면서 인공지능(AI)2)에 대한 미래교회의 실험적 대응방안을 제시함 에 있다. 본 연구는 제4차 산업혁명을 이끄는 세 가지의 큰 기술인 물리학(Physical), 디지털(Digital), 생물학(Biological)의 융합으로 가장 큰 영향을 미칠 인공지능과 그 기 술적 특이점(Technological singularity)의 영향을 살펴보았다. 인공지능 기술이 발전하 여 인간의 지능을 뛰어넘는 기준점인 특이점은 인간의 육체적, 정신적 구조를 급격히 바꾸는 결과를 가져 올 것으로 전망되므로, 그에 대한 신학적·철학적인 이해와 윤리적 합의의 필요성도 연구해 보았다. 인공지능의 기술은 이미 산업용 로봇의 단계를 넘어 인간과 감정을 나누는 감성 로봇으로 발전하고 있으며, 휴머노이드와 인간의 공존의 시대로 나아가고 있음을 제시하였다. 설문조사(601명)를 통하여 교회에서 인공지능 로 봇의 활용에 대한 일반적인 관심과 영적인 관심을 분석하였으며, 결과에 따른 미래교 회의 활용성을 연구하였다. 구체적으로 미래교회에서는 예배와 교육적인 부분에서 어 떻게 활용이 가능한지 실험적인 가상 시나리오를 제시함으로 그 이해를 도왔다. 시나 리오는 임종예배를 인도하는 로봇을 1인칭 시점으로 작성하고, 임종을 맞이하는 임종 자를 1인칭 시점으로 작성하였다. 또한 인공지능 로봇과 실감나게 성경 공부하는 가상 현실 체험 시나리오를 작성하였다. 또한 미래교회 디지털 트랜스포메이션 제안을 통해 교회의 모든 사역과 구조가 디지털화를 이루어야 하며, 인공지능 로봇에 탑재할 프로 그램 개발을 통하여 기독교 윤리를 담은 착한 로봇을 만들어야 함을 강조하였다. 또한 미래이슈와 미래교회 네트워크를 제안하였으며, 제4차 산업혁명과 인공지능을 긍정적 으로 수용하여 복음 확장에 새로운 기회로 삼아야 함을 제안하였다. The purpose of this study is to present countermeasures for the church of the next generation in view of the unimaginable innovation in human society trigger by Artificial Intelligence that emerges as the core of the Fourth Industrial Revolution Era. With Artificial Intelligence creating creative information on its own, the church should also urgently prepare for it. This study aims to provide and prepare for a new pastoral paradigm with an outlook for the future church to critically analyze and engage in the Artificial Intelligence that even takes the place of preaching. The Fourth Industrial Revolution is expected to be faster and more innovative than any other Revolution in the past, which we have experienced. The three big technologies that will lead the Fourth Industrial Revolution are: the Technology of Physics, Digital Technology and Biology. These technologies signal that over time it will permeate every object, industry and country and will require innovative and comprehensive changes throughout humankind. AI robots have gone beyond industrial or service robots. They are being developed into emotional robots that can communicate and share emotions with humans. We are moving toward an era of coexistence in which humanoid or human robots and humans live together. Social consensus for good robots along with Christian and ethical programs are urgently required. A survey on the use of AI robots has been conducted to examine the awareness of Christians and the public. The total of 601(six hundred and one) respondents were analyzed. The respondents of future generation in their teens and 20s were studied and the views of lay believers and pastors were analyzed by separating their positions. In particular, the analysis of responses from younger generations and pastors is expected to have a significant impact on future churches. The measures for the use of Artificial Intelligence in church were examined in a positive aspect. First, this study considered what is available in the area of worship and church education. Specifically, it will help to understand how it could be applied through a hypothetical scenario in which an AI robot guides the worship service at a deathbed. In addition, it suggested the need for research and investment to utilized Artificial Intelligence and stressed the need to create a good robot with Christian ethics on it by establishing future church trends and developing programs to be mounted on AI robots. Now the church must prepare for the future. We should look at the age of Super-Artificial Intelligence in a positive light and prepare for it. We should prepare for future church trends, establish big data for Christianity and spur the development of programs to be installed in Artificial Intelligence. A positive and active attitude toward the Fourth Industrial Revolution and Artificial Intelligence will rather be a new opportunity for the expansion of the gospel.