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문 닫혀 있으면 노크할 줄 아는 로봇

바스크 대학(The University of the Basque Country)의 연구진이 홀로 돌아다닐 수 있는 로봇을 개발하였다.

‘타탈로’라고 이름 붙여진 이 로봇은 서로 다른 장소를 인지할 수 있고, 문을 통과하기 전에 허락을 구할 수도 있다.

로봇 팔이 산업체에 이용되는 것과 같이 구체적으로 지정된 일을 하도록 프로그램 된 로봇은 많이 볼 수 있다. 그러나 타탈로는 다른 도움 없이 스스로 걸어 다니고 스스로 결정할 수 있다.

바스크 대학의 연구진은 로봇의 자주성을 높여 혼자서 많은 임무를 수행할 수 있는 능력을 지닌 로봇을 개발하는 것이 목표다. 연구진은 수 년 전에 편지를 분배하는 로봇을 개발한 바 있다.

바스크 대학의 컴퓨터 과학 건물의 3층에서 일하는 사람들이 복도에서 타탈로를 만나는 것은 일상적으로 있는 일이다.

타탈로는 1.5미터의 크기이고 몸체에 설치된 감지기 덕분에 사람과 부딪히지 않고 옆으로 비켜갈 수 있다.

초음파를 발사하고 수신하는 소나(Sonars), 적외선 감지기 그리고 레이저 장치가 설치되어 있다. 레이저는 180° 반경에 있는 물체의 거리를 측정한다.

기계를 한 장소에서 다른 장소로 이동시킬 때 활용하는 수단으로는 GPS가 널리 사용되지만 이 시스템은 건물 내부에서 이용하기 쉽지 않고 전 세계 모든 건물 내부를 데이터베이스화하는 것도 현실적으로 어렵다.

연구진은 타탈로를 생명체의 기능을 모방해 새로운 장소에 들어섰을 때 동물이나 사람이 하는 것처럼 주변 지역을 탐색하고 기준점을 설정해 행동하도록 개발했다. 

어느 건물이나 공통적인 장소가 항상 존재하기 때문에 타탈로는 일반적으로 구성되어 있는 방, 복도, 홀, 그리고 교차점을 인식하도록 학습되었다.

타탈로를 집으로 데려오면 우선 자신의 위치를 파악하고, 집안을 돌아다니면서 위 네 가지 구조물들의 위치를 암기할 것이다.

이러한 과정을 거쳐 로봇이 지도를 작성하면 집 주인은 개개 장소의 이름을 무엇이라고 하는지만 가르쳐 주면 된다.

연구진은 로봇이 지시를 이해할 수 있도록 음성 인식 시스템이나 터치스크린을 설치하는 등 기계와 사람 사이의 의사소통방법을 개발하고 있다.

타탈로에게 프로그램 된 가장 중요한 기술은 문을 인식하는 것이다.

로봇이 건물 내부의 한 장소에서 다른 장소로 이동하기 위해서는 스스로 문을 통과할 수 있어야 한다.

타탈로의 카메라는 문손잡이 높이와 같은 위치에 있기 때문에 문을 인식할 수 있다. 그러나 이 로봇은 아직 문을 열수 있는 팔이 없기 때문에 문이 닫혀 있을 때는 발로 두세 번 노크를 한다.

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세계 최소, 고기능, 저소비전력 센서

사우스앰톤 대학의 전기컴퓨터 공학과의 과학자들이 세상에서 가장 작고, 고성능이며, 적은 에너지를 사용하는 센서를 개발하였다.

실리콘으로 만들어진 이 센서는 생체 물질을 검출하거나 환경 변화를 모니터하는데 사용할 수 있다.

이 연구는 유럽 FP7의 연구 자금을 받은 NEMSIC(Nano-electro-mechanical-system-integrated-circuits) 연구 과제로 진행되었다.

이 센서가 현재까지 개발된 센서 중 가장 크기가 작을 뿐만 아니라 감도도 뛰어나고 소비 전력도 아주 적은 것은 단전자 트랜지스터(SET)와 실리콘 기판 위의 MEMS 기술의 접목으로 가능했다.

기존의 CMOS를 사용한 센서는 여러 가지 단점을 가지고 있었다. 그래서 연구진은 다른 방식의 센서를 모색하였고, 리소그래피 방법으로 소형 제작이 가능한 단원자 트랜지스터 센서를 개발하였다.

기존의 센서는 켜지고 꺼질 때 전력 소비량이 큰 것이 문제였다.

단전자 트랜지스터를 사용한 새로운 소자 기술은 켜진 상태에서나 꺼진 상태에서 모두 적은 전력을 소비하고, 새로 개발된 스위치를 사용하면 대기 중일 때의 전력 소비는 전혀 없다.

또 이번 개발로 생물학적 물질 및 화학적 분자를 아주 높은 감도로 검출할 수 있는 검출기를 만들 수 있게 되었다. 단전자 트랜지스터가 높은 전하 감도를 가지고 있다는 것은 알려져 있었다.

그동안 제조 과정이 어려워 안정적인 소자 개발이 이루어지지 못했지만 이번 연구로 단전자 트랜지스터의 장점을 살린 소자 제작에 성공하였다.

특히, 이번 개발은 단전자 트랜지스터와 MEMS라는 두 나노 기술 분야를 결합한 소자를 처음으로 개발했다는 점에서 의미가 크다.

이번 개발로 센서를 성공적으로 결합시키면서, 소비 전력을 낮추어 전력원 및 회로의 부담을 경감시켰다. 이후 MEMS의 다른 부분의 기술 개발도 가속화될 전망이다.

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인간의 감정에 반응하는 로봇

데이비드 맥고란(David McGoran)은 팔로 아기를 어르고 있다.

그가 아기의 크고 검은 눈을 들여다 볼 때, 아기는 머리를 돌려 눈을 깜박이고, 하얀 손가락으로 그녀의 손을 감싸면서 만족스러운 표정을 짓는다.

데이비드 맥고란은 잉글랜드의 웨스트대(University of the West)에서 로봇공학을 전공하고 있다.

맥고란이 만지고 있는 이 아기는 옹알거리는 실제 사람 아기가 아니다. 몸통 왼쪽에 붉은 색의 심장 모형이 보여 ‘하트 로봇(Heart Robot)’이라고 불리며, 소리, 접촉, 동작 등에 반응하도록 프로그래밍된 로봇 특성을 가진 플라스틱 인형이다.

‘아이씨 헥사포드(iC Hexapod)’라는 로봇도 하트 로봇과 마찬가지로 인간의 감정에 반응하도록 프로그래밍 된 로봇인 이모티봇(emotibot)이다.

6개의 다리를 가진 아이씨 헥사포드는 거대한 독거미와 같이 생겨 위협적으로 보이지만 설치된 소형 카메라를 이용하여 자신을 바라보고 있는 아이의 겁먹은 표정에 반응해 가시가 달린 금속성의 다리를 수축시키기도 한다.

아이씨 헥사포드 옆에 있는 텔레비전 스크린 상에는 사람의 움직임에 반응하여 머리를 돌리고, 사람이 너무 가까이 오면 후퇴하는 아이씨 헥사포드의 눈에 비친 사람의 얼굴이 생방송으로 보여 지기도 한다.

아이씨 핵사포드의 창안자 매트 덴톤(Matt Denton)은 차량 번호판 인식이나 일부 폐회로 텔레비전 시스템에 사용되고 있는 기존의 얼굴 인식 소프트웨어를 이용하여 이 로봇을 개발했다.

이메일이나 세컨드 라이프(Second Life)처럼 가상세계나 기타 사회 연결망(Social Networking) 사이트 등과 같은 최신 기술의 발전이 인간관계를 완전하게 대체하지는 못하겠지만 로봇이 사람의 목소리나 얼굴 표정에 민첩하게 반응하도록 프로그래밍 된다면 사람과 로봇과의 유대관계는 얼마든지 형성 가능하다고 매트 덴톤은 전했다.