우리나라 휴머노이드 로봇 역사 정리, 시작은 최초 4족 보행 로봇 센토

우리나라 휴머노이드 로봇 역사의 시작 : 최초 4족 보행 로봇, 센토

 

■  휴머노이드 로봇의 정의

휴머노이드(Humanoid)란 인간(human)의 형태를 한(-oid) 것을 말하며 두 다리로 걷고 두 개의 팔과 인간의 머리, 몸통 등 인간의 신체와 유사성을 지닌 로봇을 뜻합니다. 인간의 행동을 잘 모방합니다. 

형태뿐만 아니라, 인간과 같은 인식기능, 운동기능을 구현하기 위해서는, 로봇기술의 총체적 발전이 궁극을 이루어야 하기 때문에 가장 고난도의 지능형 로봇이라 할 수 있습니다. 한국에서 개발한 초기 단계의 컴봇은 휴보입니다. 컴봇은 컴퓨터와 로봇을 결합한 것입니다. 이렇게 하면 컴봇은 사람처럼 움직일 수 있는 몸을 가지게 됩니다. 사고 능력을 가진 컴봇은 학습이 가능하며, 병렬 계산을 통해 일반적인 사고를 인간보다 더 빨리 처리할 수 있습니다. 예를 들어 체스 시합 중에 게임의 규칙이 바뀌어도 그에 대해 유연하게 대처할 수 있다는 것을 의미합니다. 현재 2족 보행을 위주로 연구되고 있으나, 상반신을 이용한 균형 잡기, 굴곡이 있는 바닥을 감지하여 안정된 보행 기능 등이 좀 더 보강되어야 하며, 가사노동 등 인간의 다양한 작업을 수행하는 동작제어에 관한 연구로 발전할 것으로 보입니다.

 

■ 우리나라 휴머노이드 로봇 역사를 시작한 최초 로봇 : 센토 (1998)

 

센토 (출처:국립과학관)

 

 

우리나라 휴머노이드 로봇 역사를 시작한 최초 로봇은 센토입니다.

센토는 1998년에 한국과학기술연구원(KIST)에서 제작한 우리나라 최초의 인간형 보행 로봇입니다. 하지만 휴머노이드 로봇 범주로 판단할 수는 없을 것 같습니다. 4족 보행이기 때문이죠. 하지만 휴머노이드 역사의 시작을 알린 로봇입니다.

 

KIST의 휴먼로봇연구센터에서 개발한 센토는 몸무게 150Kg, 키 160츠의 센토는 상체는 인간의 모습이지만 하체의 모습은 4개의 다리를 가진 모습입니다. 하지만 시속 800m의 속도로 걷기가 가능하고, 물건 조립, 블록 쌓기, 톱질 등의 작업도 가능합니다. 중앙제어시스템과 지능형 소프트웨어를 이용해서 사고력을 가진 두뇌가 있고, 물체의 위치나 방향 등을 인지하고, 동작순서 및 경로 판단도 가능합니다. 
7개 축의 팔과 손가락 3개, 2개 축의 허리와 목 등으로 구성되어 있어서 사람처럼 움직일 수 있습니다. 또한, 음성인식 장치가 장착되어 있고, 사람 턱의 움직임을 닮은 음성발생 장치를 가지고 있으며, 물체의 3차원 정보를 인식하는 카메라와 촉각을 감지하는 인공피부 센서가 장착되어 있어서 복잡한 감각기능을 인식할 수 있도록 만들어졌습니다. 

센토는 KIST-2000 연구 프로그램의 하나로 1994년부터 1998년까지 80억원의 연구비를 투자해서 개발된 우리나라 최초의 인간형 로봇입니다. 

 

■  휴머노이드 구색을 갖춘 두번째 인간형 로봇 : 아미 (2001)

 

아미 (출처:국립과학관)

 

카이스크 양현승 교수 연구팀이 제작한 국내 최초의 휴머노이드 로봇으로 모양과 기능이 인간과 유사하고 자유로운 의사소통은 물론 시각인식 및 감정표현 능력까지 갖춘 로봇입니다. 하지만 2족 보행의 성과는 없었습니다.
아미(AMI)는 Aritificial intelligence Multimedia Innovative Human Robot의 약자로 'KAIST에서 개발한 혁신적인 인간형 로봇'이라는 의미를 담고 있습니다.
'아미'는 사람과 유사한 얼굴을 갖고 있으며, 정밀작업이 가능한 두 팔과 손, 장애물을 탐지하고 피할 수 있는 주행부, 환경인식을 위한 시각, 청각, 음성합성시스템 등 각종 센서들이 장착돼 있습니다.
특히 음성인식기술을 이용해 사람의 말을 알아듣는 것은 물론 음성합성기술을 통해 사람과 대화도 나눌 수 있습니다. 이 로봇은 또 인공시각시스템을 이용해 물체인식과 목표추적, 카메라 2대를 이용한 실시간 거리측정도 가능합니다.
이밖에 장애물을 감지할 수 있는 로봇 눈과 수십 개의 초음파 적외선 센서를 갖춰 복잡한 환경에서도 사람처럼 안전하고 자유롭게 움직일 수 있으며, 가슴에 부착된 LCD 스크린을 통해 로봇 내부의 상태 및 기쁨, 슬픔 등 인간과 유사한 감정표현을 할 수 있습니다.

 

 

 

 

■  우리나라 최초의 휴머노이드 로봇 : 휴보 (2004)

 

휴보 (출처:국립과학관)

 

휴보(HUBO)는 한국에서 개발한 로봇으로 휴머노이드(Humanoid)와 로봇(Robot)의 합성어입니다. 2004년 12월 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 오준호 교수팀이 개발한 두 발로 걸을 수 있는 대한민국 최초의 2족 보행 휴머노이드 로봇입니다. 휴보의 제작 기간은 3년으로 제작비용은 10억 원 정도로 추정됩니다. 상당히 빠른 기간 안에 개발되었습니다. 이 로봇은 키 120cm, 몸무게 55kg이고, 35cm의 보폭으로 1분에 65걸음(시속 1.25km)을 걸을 수 있다. 뛰거나 계단을 오르내리지는 못합니다.

 

KAIST에서는 2002년 1월부터 휴머노이드 로봇 개발을 시작하여, 2002년 8월 KHR-1의 몸체를 만들고, 2003년 1월에는 KHR-1을 걷게 하였습니다. 이어 2003년 12월 KHR-2의 몸체를 제작하였고, 2004년 8월 KHR-2는 줄을 끊고 걷기 시작했습니다. 이 KHR-2의 기능과 안정성을 크게 강화하여 새롭게 제작한 모델이 휴보입니다.

눈에는 2대의 CCD카메라가있고, 각기 따로 움직일 수 있도록 되어 있습니다. 배터리는 가슴 안쪽에 위치하고 있는데, 한 번 충전하면 약 90분 동안 움직일 수 있고, 몸체는 폴리에틸렌 재질로 제작되었습니다. 
무릎, 발목, 팔목, 허리 등에 총 41개의 전동기(관절모터)가 장착되어 몸을 자연스럽게 움직일 수 있습니다. 따로 움직이는 손가락으로 가위 바위 보도 할 수 있다고 합니다.
몸통에는 몸의 균형을 잡아주는 센서와 발바닥의 기울기를 측정하는 센서 등이 있어서 한 발로 서서 몸의 균형을잡을 수도 있어서 사람과 블루스도 출 수 있으며, 손목에 실리는 힘을 감지하여 악수할 때 적당한 힘으로 손을 아래위로 흔들기도 합니다.

 

 

 

 

■  MC로봇 : 키보 (2005)

 

키보 (출처:국립과학관)

 

키보는 다양한 얼굴표정과 개인기를 보유한 국민 MC 로봇으로 지능로봇사업단에서 개발되었습니다.
얼굴을 가지고 있는 2족 보행이 가능한 휴머노이드 로봇으로 다양한 얼굴 표정, 립싱크, 인간-로봇간 효율적인 표현 및 소통이 가능하며, 얼굴, 위치, 물체 인식, 외부 디바이스 연동 등 기능이 있습니다. 

 

■  달리는 휴머노이드 로봇 : 로봇 휴보2 (2009)

 

휴보2   (출처:국립과학관)

 

인간만 진화하는게 아니죠. 로봇의 진화는 빠릅니다. 휴보의 진화 달리는 휴머노이드 로봇이 휴보2입니다. 

카이스트에서 KHR-4의 플랫폼으로 새롭게 개발한 휴보2는 몸무게가 43Kg(배터리 제외 시 37Kg)이며, 두 발로 걷는 것만 가능했던 휴보에 비해서 달리기가 가능한 휴머노이드 로봇입니다. 
이는 국내 최초이고, 전 세계적으로도 3번째인 달리기가 가능한 로봇입니다. 달릴 때 최고 시속은 3.6Km으로 보행 시속은 1.8Km이며, 보폭은 최대 30cm으로 달릴 때는 1초에 3보 이상의 발을 내딛습니다.
휴보2의 골격은 알루미늄 합금으로 제작되어 기본 휴보보다 10Kg 이상의 무게가 줄었는데, 이는 가벼워야 같은 모터로 더 큰 힘을 낼 수 있기 때문입니다. 
휴보2의 몸통 한복판에는 배전기가 들어 있는데, 이 배전기가 48V 배터리에서 힘들 얻어서 온몸에 골고루 나누어주게 됩니다. 2시간 동안 움직일 수 있으며, 이 동력은 200W 출력의 모터가 들어있는 튼튼한 허벅지를 통해서 달리기가 가능해집니다.

 

휴보2의 자랑거리 중에 하나는 손동작인데, 기존의 휴보가 너무 굵은 손가락으로 인해 주먹을 쥐었다 폈다 하는 동작을 수행하는데 그쳤다면, 휴보2는 손가락에 적용된 동력벨트를 가느다란 와이어로 교체해서 보다 인간과 가까운 손동작을 구현하여 물체를 움켜쥘 수  있게 되었습니다. 또한, 손목에는 3개의 모터가 있어서 손목을 사람처럼 빙빙 돌릴 수도 있습니다.

로봇은 무게중심이 흔들려서 조금이라도 균형을 잃게 되면 바로 쓰러지게 되는데, 이를 제어하기 위해서는 극도의 전신제어기술이 필수적입니다. 휴보2가 넘어지지 않고 달릴 수 있는 것은 몸통 아래 부분에 사람의 전정기관 역할을 하는 평형 센서가 있기 때문입니다. 이 센서는 관성과 가속도를 측정하고 달릴 때마다 전해져 오는 충격에 맞춰 중심을 잡을 수 있는 역할을 하는데, 휴보2 몸 곳곳에 위치하고 있습니다. 손목에는 와이어에서 전해지는 힘을 측정하는 센터가 있고, 발목에는 지면의 경사를 감지하는 센서가 있습니다.

휴보는 로봇 연구의 목적으로 타 국가의 연구기관 등에 판매되고 있는데, 2011년에는 싱가포르 국책연구기관인 인포컴연구소(I2R)에 2대, 로봇연구소를 보유한 미국 필라델피아 드렉셀대학에 7대가 판매되었고, 2012년도에는 중국 전자과학기술대학교(UESTC)에 1대가 판매되었습니다.

 

■  아이들이 제일 좋아하는 춤추는 로봇 : 댄싱크루 (2011)

 

댄싱크루 (출처:국립과학관)

댄싱크루는 기존의 휴머노이드 로봇과 마찬가지로 인간과 비슷한 생김새를 가지고 있으며, 팔, 머리, 다리를 자유자재로움직일 수 있다는 특징이 있습니다. 또한 스스로 자신의 충전위치까지 찾아갈 수 있습니다. 고개를 숙이고 머리에 내장되어 있는 카메라를 통해 충전위치를 파악하여 이동한 다음, 충전위치로 이동이 완료되면 스스로 고개를 들고 충전을 시작합니다. 이런 자동 충전 기술은 세계적으로 높이 평가 받고 있습니다.