지능형 로봇

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1. 개요
2. 역사
3. 기술 현황
4. 인지 로봇 공학
5. 응용 분야
6. 국가별 현황
7. 산업 전망
참조

1. 개요

지능형 로봇은 1921년 소설 'R.U.R'에서 '로봇'이라는 용어가 등장하며 시작되었다. 이후 산업용 로봇, 인간형 로봇, 애완 로봇 등이 개발되었고, 2000년대 이후에는 우주 탐사, 의료, 국방, 안전 등 다양한 분야로 활용 범위가 확대되었다. 최근 인공지능, 조작 제어, 자율 이동, 물체 인식, 위치 인식, 인간-로봇 상호작용, 로봇 부품 기술 등의 발전을 통해 인지 로봇 공학 분야가 발전하고 있으며, 가사 지원, 교육, 의료, 국방, 해양/환경 등 다양한 응용 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 미국, 일본, 유럽, 중국 등 여러 국가에서 로봇 산업을 육성하고 있으며, 로봇 산업은 IT와 기계 산업이 융합된 형태로 미래 기술 경쟁력의 핵심으로 부상하고 있다.

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지능형 로봇
지능형 로봇
빌리봇
분야	로봇 공학, 인공 지능
다른 이름	인지 로봇 공학 (인지 로보틱스)
개요
목표	인간과 유사한 인지 능력을 갖춘 로봇 개발
연구 분야	컴퓨터 비전 자연어 처리 기계 학습 지식 표현 추론 계획 센서 융합 운동 제어
특징
인지 능력	환경 인식 및 이해 문제 해결 의사 결정 학습 및 적응 상호 작용
활용	서비스 로봇 산업 자동화 의료 교육 엔터테인먼트
역사
초기 연구	1960년대, 인공 지능 연구와 함께 시작
발전	1980년대, 지식 기반 시스템 및 전문가 시스템 연구 영향
현재	딥 러닝 및 강화 학습 등 인공 지능 기술 발전으로 새로운 가능성 제시
연구 과제
과제	복잡한 환경에서의 강건한 인식 능력 확보 인간과의 자연스러운 상호 작용 윤리적 문제 해결 실생활 적용 가능성 향상
참고 문헌
참고 문헌	石黒章夫 (1999). "認知発達ロボティクスの挑戦 (인지 발달 로보틱스의 도전)". 科学 (과학), 69(11), 943-950. 浅田稔 외 (1999). "構成論的アプローチによる知能の実現 (구성론적 접근에 의한 지능의 실현)". 人工知能学会誌 (인공지능 학회지), 14(6), 934-943. 石井力 (2007). "知能ロボット技術と社会 (지능형 로봇 기술과 사회)". 日本ロボット学会誌 (일본 로봇 학회지), 25(6), 824-827. 日髙昇平 (2017). "人間共存知能ロボットのためのコミュニケーション (인간 공존 지능 로봇을 위한 커뮤니케이션)". 計測と制御 (계측과 제어), 56(5), 415-419.

2. 역사

1921년 체코의 극작가 카렐 차페크의 소설 'R.U.R'에서 '로봇'이라는 용어가 처음 등장했다. 1959년에는 조지프 엥겔버거 등에 의해 유니메이션사에서 [https://web.archive.org/web/20110926213115/http://www.robothalloffame.org/unimate.html 최초의 산업용 로봇]이 개발되었다. 1974년 신시내티사에서는 최초로 컴퓨터로 제어되는 산업용 로봇 T3를 개발했다. 1979년 일본 야마나시대학에서 SCARA 로봇을 개발했다.

1997년 일본 혼다사에서 최초로 계단을 오르는 인간형 로봇 P2(아시모의 전신)를 발표했다. 1999년 일본 소니사에서 최초의 애완 로봇 아이보(Artificial Intelligence Robot)를 출시했다. 2003년 미국 NASA에서 이동 로봇 '스피릿'이 화성에서 탐사 활동을 수행했다. 2004년 미국에서는 수술용 로봇 다빈치 시스템이 개발되어 FDA 인증을 받고 상용화되었다. 2006년 미국 보스턴 다이내믹스사에서 국방 로봇 BigDog을 개발했다.^[9]

2008년 대한민국에서는 "지능형 로봇 산업육성 특별법"이 제정되었고, 2018년에 개정되어 2028년까지 연장되었다.

2. 1. 로봇 용어의 등장과 초기 발전

1921년 체코의 극작가 카렐 차페크의 소설 'R.U.R'에서 '로봇'이라는 용어가 처음 등장했다. 1959년에는 조지프 엥겔버거 등에 의해 유니메이션사에서 [https://web.archive.org/web/20110926213115/http://www.robothalloffame.org/unimate.html 최초의 산업용 로봇]이 개발되었다. 1974년 신시내티사에서는 최초로 컴퓨터로 제어되는 산업용 로봇 T3를 개발했다. 1979년 일본 야마나시대학에서 SCARA 로봇을 개발했다.

1997년 일본 혼다사에서 최초로 계단을 오르는 인간형 로봇 P2(아시모의 전신)를 발표했다. 1999년 일본 소니사에서 최초의 애완 로봇 아이보(Artificial Intelligence Robot)를 출시했다. 2003년 미국 NASA에서 이동 로봇 '스피릿'이 화성에서 탐사 활동을 수행했다. 2004년 미국에서는 수술용 로봇 다빈치 시스템이 개발되어 FDA 인증을 받고 상용화되었다. 2006년 미국 보스턴 다이내믹스사에서 국방 로봇 BigDog을 개발했다.^[9]

2008년 대한민국에서는 "지능형 로봇 산업육성 특별법"이 제정되었고, 2018년에 개정되어 2028년까지 연장되었다.

2. 2. 컴퓨터 제어와 산업용 로봇의 발전

1921년 체코의 극작가 카렐 차페크의 소설 'R.U.R'에서 '로봇'이라는 용어가 처음 등장했다. 1974년 신시내티사에서 최초로 컴퓨터로 제어되는 산업용 로봇 T3를 개발했다. 1959년에는 Unimate사에서 Joseph Engelber등에 의해 [https://web.archive.org/web/20110926213115/http://www.robothalloffame.org/unimate.html 최초의 산업용 로봇]이 개발되었다. 1979년 일본의 Yamanashi대학에서 SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)로봇이 개발되었다.

2. 3. 인간형 로봇과 서비스 로봇의 등장

1921년 체코의 극작가 카렐 차페크의 소설 'R.U.R'에서 '로봇'이라는 용어가 처음 등장했다. 1959년 Unimate사에서 조지프 엥겔버거(Joseph Engelber) 등에 의해 [https://web.archive.org/web/20110926213115/http://www.robothalloffame.org/unimate.html 최초의 산업용 로봇]이 개발되었다. 1974년 신시내티사에서 최초의 컴퓨터로 제어되는 산업용 로봇 T3가 개발되었고, 1979년 일본 야마나시대학에서 SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm) 로봇이 개발되었다.

1997년 일본 혼다사에서 최초로 계단을 오르는 인간형 로봇 P2(아시모의 전신)를 발표했다. 1999년 일본 소니사에서 최초의 애완 로봇 아이보(Artificial Intelligence Robot)를 출시했다. 2003년 미국 NASA에서 이동 로봇 '스피릿'이 화성에서 탐사 활동을 수행했다. 2004년 미국에서 수술용 로봇 다빈치 시스템이 개발되어 FDA 인증을 받고 상용화되었다. 2006년 미국 국방 로봇 보스톤 다이나믹스사의 BigDog이 개발되었다.^[9]

2008년 대한민국에서는 "지능형 로봇 산업육성 특별법"이 제정되었으며, 2018년에 "지능형 로봇 산업육성 특별법"이 개정되어 2028년까지 연장되었다.

2. 4. 우주 탐사와 의료 분야로의 확장

1997년 일본 혼다사에서 최초로 계단을 오르는 인간형 로봇 P2(아시모의 전신)를 발표했다. 1999년 일본 소니사에서 최초의 애완로봇 AIBO(Artificial Intelligence Robot)를 출시했다. 2003년 미국 NASA에서 이동로봇 '스피릿'이 화성에서 탐사활동을 했다. 2004년 미국에서는 수술용 로봇 다빈치 시스템을 개발하여 FDA 인증을 받고 상용화했다.

2. 5. 국방 및 안전 분야로의 활용

2006년 미국 국방 로봇 보스턴 다이나믹스사에서 BigDog을 개발하였다.^[9]

2. 6. 대한민국 로봇 산업 육성 노력

대한민국은 2008년 "지능형 로봇 산업육성 특별법"을 제정하였고, 2018년에 해당 법률을 개정하여 2028년까지 연장하였다.^[9]

3. 기술 현황

3. 1. 인공지능

최근 홍콩과 중국의 로봇 제조사인 한슨 로보틱스에서 최신 인공지능 로봇 '한(Han)'을 공개하였다. 한은 사람과 대화를 할 수 있을 뿐만 아니라, 사람의 표정, 성별, 나이 등을 파악할 수 있다. 한의 가장 놀라운 점은 인간과 같은 표정을 지을 수 있다는 것이다.^[10]

3. 2. 조작 제어 기술

조작 제어 기술은 로봇이 컴퓨터와 차별화되는 가장 강력한 기능으로, 물건을 잡고 자유롭게 다루는 기술이다. 지능형 로봇 기술의 4대 중점 기술 중 하나이다.

집안에서 노약자들을 보조해주는 실버 로봇을 예로 들면, 노약자 부축, 심부름, 가사 서비스 등 각종 서비스가 조작 제어 기술의 실현 여부에 따라 가능해질 것으로 보인다. 이 기술은 세계적으로도 4세 정도의 핸들링 지수인 60 정도의 수준에 머물고 있으며, 모든 로봇 연구자들이 끊임없이 도전하는 가장 로봇다운 챌린저형 기술이다. 인간의 다섯 손가락 모양의 스마트 핸드 기술이 대표적이며, [http://www.dlr.de/rm-neu/en/desktopdefault.aspx/tabid-3802/ 독일의 DLR 핸드]가 가장 앞선 것으로 평가된다.

인간형 로봇은 인간과 같은 촉각, 역각 센서를 갖추고 과도로 과일을 깎는 정도의 물체 핸들링 능력을 갖는다. 이러한 기술이 구현되려면 신소재 액츄에이터, 다지손 메커니즘 설계, 다축 협조 제어, 역각 제어, 학습형 파지 제어 등 많은 원천 기술이 확보되어야 한다. 그러나 신소재, 차세대 컴퓨터, 반도체 집적 기술, 인공지능 기술의 발달 추세로 보아, 앞으로 10년 내에 이러한 기술이 현실화될 가능성은 낮아 보인다.

현재 청소 로봇은 단순히 흡입 능력에만 의존하여 구석 청소가 안 되는 결정적인 단점을 갖는다. 10년 내에 현실적으로 다가올 로봇 기술은 기존 로봇 청소기의 한계를 극복하는 정리 정돈 기능을 하는 조작 제어 기술로 보인다. 머니퓰레이터가 부착된 정리 정돈 로봇은 현재의 산업용 로봇 팔의 형태를 지니고, 경량 구조의 양팔을 갖는다. 한쪽 팔은 진공 흡입기를 갖고 있어 구석구석의 먼지를 빨아내며, 또 다른 팔은 집안에 어지럽혀진 가벼운 옷가지, 휴지 등을 치우는 기능을 할 것으로 예상된다.

3. 3. 자율 이동 기술

자율이동 기술은 자유롭게 이동할 수 있는 기술로서, 바퀴형, 4족형, 2족형 등의 이동 메커니즘으로 분류된다. 바퀴형의 경우 경로 계획과 제어 기술이, 4족형의 경우 미국의 빅독^[11]과 같은 야지를 이동하며, 밸런싱을 할 수 있는 기술이 핵심 기술이다. 2족형의 경우, 아시모와 휴보가 보여주는 것처럼, 인간의 보행 형태를 실현하는 기술이다. 현재는 4족형의 경우 90 수준(노새와 같은 이동 지수)에 도달한 것으로 보이며, 2족형의 경우 50의 수준(막 걸음마를 배운 2세의 이동 지수)에 머문 것으로 판단된다. 아시모의 경우 계단 오르기, 5km/h의 속도로 달리기 등이 가능하나, 한국의 휴보와 사실상 마찬가지로 약간의 돌출물(카펫의 가장자리 등)도 감지를 못해 넘어지는 한계를 보이고 있다.^[11]

자율이동 기술은 크게 기계적 위치 이동 기술, 자율 경로 계획, 충돌 회피 등 경로를 따라 이동하는 기술로 구성된다. 현재 센서 정보만 실시간으로 제공된다면, 충돌 회피 등 경로 계획부의 구현은 어렵지 않다. 문제는 한국의 주거 공간에 맞는 문턱 승월과 계단 오르기 등 별도의 메커니즘의 추가가 필요하다는 사실이다. 그러나 현재 제품형 로봇에서 사람의 다리나, 동물의 다리 형태를 지닌 족보행 능력을 부여하는 것은 가격면에서나 기술적으로 아직 시기 상조로 보인다. 오히려 주거 공간을 로봇이 이동할 수 있도록 램프를 설치하는 등 개조하는 것이 더욱 현실성 있어 보인다.^[11]

중요한 것은 이러한 제품형 기술 또한 집중적 투자로 확보되어야 할 기술이며, 3-4년 내에 제품으로 적용될 수 있는 수준이 되도록 기술력을 집중해야 할 것이다.^[11]

3. 4. 물체 인식 기술

물체인식(物體認識)은 지능형 로봇의 4대 중점 기술 중 하나로, 미리 학습한 지식 정보를 바탕으로 물체의 영상을 보고 종류, 크기, 방향, 위치 등 3차원적 공간 정보를 실시간으로 알아내는 기술이다. 로봇 분야뿐만 아니라 컴퓨터 과학 분야 전체의 도전 과제로, 인공지능의 비밀이 풀려야 할 정도로 매우 어려운 기술이다. 현재는 [http://www.evolution.com/ 미국의 ER]사가 가장 앞선 물체 인식 소프트웨어를 상품화했으나, 인식률은 아직 50(유아 수준의 인식 지수) 정도에 머무는 것으로 판단된다. 로봇 분야에서는 이동 중 인식 기능 등에 특화하여, 집안에서 특정 물건을 구분해 주인에게 배달하는 심부름 로봇 등에 적용하는 것이 필요하다.

인간과 같이 두 눈을 가지고 사물을 판별하는 기술은 앞으로 10년 이후에도 완벽히 재현하기 어려운 고난도 기술이다. 따라서 제품형 로봇에 맞는 물체 인식은 카메라가 아닌 레이저 공간 센서와 같은 측정 기술을 3차원으로 적용하는 형태가 될 것이다. 즉, 바닥을 스캔하여 이물질을 판단하며, 간단한 3차원 모델로 물체의 종류를 판단한다.

3. 5. 위치 인식 기술

위치인식은 지능형 로봇의 4대 중점기술 중 하나로서, 기계가 스스로 공간지각능력을 갖는 기술이다. 인공지능적 기술이 기반이 된다. 물체인식과 더불어 2대 인지기술로서, 로봇의 자율이동 기능구현에 핵심이 되는 기술이다. 센서기반, 마크기반, 스테레오 비전 기반 위치인식기술 등 다양한 접근법이 연구되고 있으나, 현재 상용화되고 있는 기술은 마크기반 정도이다. 삼성의 청소로봇 [http://www.samsung.com/sec/consumer/subtype/subtype.do?group=livingappliances&type=vacuumcleaners&subtype=robot 하우젠]은 천정의 윤곽을 보고 위치를 인식하는 것으로 알려지고 있다. 청소로봇, 가사로봇 등 가정용로봇이 상용화되기 위해 가장 먼저 풀어야 기술이다. 이 역시 위치인식률은 50% 정도의 수준으로 앞으로 많은 연구가 필요한 분야이다.

임의의 공간에서 위치를 판별하는 기능 또한 현재로선 인공지능이라는 지식핸들링기술의 비밀이 벗겨지지 않는 한 당장 실현될 것으로 보이지 않는다. 제품형 로봇에서는 RF기반 위치센서 등이 실내 GPS역할을 하며 위치를 판별할 수 있을 것으로 보인다.

3. 6. 인간-로봇 상호작용 (HRI) 기술

인간-로봇 상호작용(HRI)은 인간과 기계의 인터페이스 기술로, 인공지능 기술과 BT 기술이 융합되어 구현될 기술이다. 여기에는 감정을 이해하는 인공감성기술, 생체와 인터페이스하는 바이오인터페이스 기술, 제스처 인식을 통해 인간의 의도를 파악하는 기술 등이 포함된다. 현재 기술 수준은 10에 미치지 못하는 가장 어려운 기술 중 하나로 평가받지만, 이 기술이 발전하면 본격적인 로봇 시대가 열릴 것으로 기대된다.

3. 7. 로봇 부품 기술

로봇 부품 기술은 5대 기술을 가능하게 하는 기본적인 요소기술이다. 인공눈, 초소형 모터, 촉각 센서, 인공 피부, 마이크로 모터, 인공 근육 등 다양한 소재와 메카트로닉스적 융합기술이 구현되는 분야이다. 현재는 MEMS(초소형 메커트로닉스 기술) 기술을 기반으로 한 센서 기술과, 인간형 로봇을 위한 조작, 이동 기술에 필요한 인공 근육 연구 등이 활발하게 진행되고 있다.

4. 인지 로봇 공학

전통적인 인지 모델링 접근 방식은 세상을 묘사하는 수단으로 기호 코딩 방식을 가정했지만, 세상을 이러한 종류의 기호적 표현으로 변환하는 것은 불가능하지 않더라도 문제가 있는 것으로 입증되었다. 따라서 지각, 운동 인지 및 기호적 표상이라는 개념은 인지 로봇 공학에서 다루어야 할 핵심 문제이다.

인지 로봇 공학은 더 전통적인 인공지능 기술과 대조적으로, 로봇 정보 처리를 개발하기 위한 출발점으로 인간 또는 동물의 인지 능력을 본다. 목표로 하는 로봇 인지 능력에는 지각 처리, 주의 할당, 예측, 계획, 복잡한 운동 조정, 다른 행위자에 대한 추론, 심지어 자신의 정신 상태에 대한 추론까지 포함된다. 로봇 인지는 물리적 세계(또는 시뮬레이션된 인지 로봇 공학의 경우 가상 세계)에서 지능형 에이전트의 행동을 구현한다. 궁극적으로 로봇은 실제 세계에서 행동할 수 있어야 한다.

4. 1. 핵심 인지 능력

전통적인 인지 모델링 접근 방식은 세상을 묘사하는 수단으로 기호 코딩 방식을 가정했지만, 세상을 이러한 종류의 기호적 표현으로 변환하는 것은 불가능하지 않더라도 문제가 있는 것으로 입증되었다. 따라서 지각, 운동 인지 및 기호적 표상이라는 개념은 인지 로봇 공학에서 다루어야 할 핵심 문제이다. 인지 로봇 공학은 더 전통적인 인공지능 기술과 대조적으로, 로봇 정보 처리를 개발하기 위한 출발점으로 인간 또는 동물의 인지 능력을 본다. 목표로 하는 로봇 인지 능력에는 지각 처리, 주의 할당, 예측, 계획, 복잡한 운동 조정, 다른 행위자에 대한 추론, 심지어 자신의 정신 상태에 대한 추론까지 포함된다. 로봇 인지는 물리적 세계(또는 시뮬레이션된 인지 로봇 공학의 경우 가상 세계)에서 지능형 에이전트의 행동을 구현한다. 궁극적으로 로봇은 실제 세계에서 행동할 수 있어야 한다.

4. 2. 학습 기법

모터 배블링이라고 불리는 초기 로봇 학습 기법은 로봇의 의사 난수 복잡한 모터 움직임을, 그 결과로 나타나는 시각적 및/또는 청각적 피드백과 연관시킨다. 이를 통해 로봇은 모터 출력 패턴이 주어졌을 때 감각 피드백의 패턴을 '예상'하기 시작할 수 있다. 그런 다음 원하는 감각 피드백을 사용하여 모터 제어 신호를 알릴 수 있다. 이는 아기가 물건을 잡는 법을 배우거나 발음을 배우는 방식과 유사하다고 여겨진다. 예를 들어 역기구학을 사용하여 예상되는 피드백(원하는 모터 결과)을 모터 출력으로 변환하는 것이 가능한 더 간단한 로봇 시스템의 경우, 이 단계를 건너뛸 수 있다.

일단 로봇이 원하는 결과를 내기 위해 모터를 조정할 수 있게 되면, ''모방 학습'' 기법을 사용할 수 있다. 로봇은 다른 에이전트의 수행을 관찰한 다음, 그 에이전트를 모방하려 시도한다. 복잡한 장면에서 얻은 모방 정보를 로봇이 원하는 모터 작동 결과로 변환하는 것은 종종 어려운 과제이다. 모방은 고차원의 인지 행동이며, 구현된 동물 인지 모델의 기본 모델에 반드시 필요한 것은 아니다.

보다 복잡한 학습 접근 방식은 "자율적인 지식 습득"이다. 로봇은 스스로 환경을 탐구하도록 내버려 둔다. 일반적으로 목표와 신념 체계가 가정된다.

"호기심" 알고리즘, 예를 들어 지능형 적응적 호기심^[1]^[2] 또는 범주 기반 내재적 동기 부여^[3]를 통해 약간 더 지시적인 탐사 모드를 달성할 수 있다. 이러한 알고리즘은 일반적으로 감각 입력을 유한한 수의 범주로 나누고 각 범주에 일종의 예측 시스템(예: 인공 신경망)을 할당하는 것을 포함한다. 예측 시스템은 시간이 지남에 따라 예측 오류를 추적한다. 예측 오류 감소는 학습으로 간주된다. 그런 다음 로봇은 학습(또는 예측 오류 감소)이 가장 빠른 범주를 우선적으로 탐색한다.

4. 3. 인지 아키텍처

ACT-R 및 Soar와 같은 인지 아키텍처는 인지 로봇 공학 프로그램을 구축하는 기반으로 사용되어 왔다. 이러한 아키텍처는 고도로 모듈화된 기호 처리 방식으로, 단순화되고 기호화된 실험실 데이터를 모델링할 때 작업자 성능 및 인간의 성능을 시뮬레이션하는 데 사용되었다. 핵심 아이디어는 이러한 아키텍처를 확장하여 시간이 지남에 따라 지속적으로 전개되는 실제 감각 입력을 처리하는 것이다. 이를 위해 세상을 기호 집합과 그 관계 집합으로 변환하는 방법이 필요하다.

4. 4. 해결 과제

인지 로봇 공학에서 아직 해결해야 할 몇 가지 기본적인 질문은 다음과 같다.

학습 과정을 지원하기 위해 얼마나 많은 인간 프로그래밍이 필요하거나 가능한가?
진전을 어떻게 정량화할 수 있는가? 채택된 방법 중 일부는 보상과 처벌이다. 하지만 어떤 종류의 보상과 어떤 종류의 처벌인가? 예를 들어 인간이 아이를 가르칠 때, 보상은 사탕이나 격려일 것이고, 처벌은 여러 형태를 띨 수 있다. 하지만 로봇에게 효과적인 방법은 무엇인가?

5. 응용 분야

과거의 로봇은 주로 산업용으로 사용되었으나, IT기술과 인공지능, 센서 및 액츄에이터 기술 등의 발달로, 그 범위는 가정, 복지, 교육, 오락, 의료, 국방, 사회안전, 해양, 환경 등 점차 그 범위가 더욱 확대될 것이다.

;가사 지원/실버 로봇

가사지원 로봇은 청소 로봇에서 심부름 로봇에 이르기까지 집안일을 도맡아 하는 로봇이다. 현재의 잘 정돈된 바닥만 청소하는 진공청소 로봇이 보다 진화하여, 3차원 센서를 가지고 바닥에 떨어진 옷가지들을 구분해 낸다. 머니퓰레이터가 장착된 청소 로봇은 어지럽혀진 물건들을 정리하는 정리정돈 로봇이 개발될 예정이다. 인지 기능이 발달하면, 주인을 알아보고, 물컵 등을 배달하는 심부름 로봇에서, 설거지, 밥상 차리기 등을 보조하는 가사지원 로봇이 일반 가정에 보급될 것이다. 가사지원 로봇은 가전사업의 꽃으로 거대한 산업으로 형성될 전망이다.

실버 로봇은 독거노인을 보조하는 로봇이다. 스스로 거동이 불편한 노인을 위해, 옷 갈아 입히기, 배변 보조, 부축하며 같이 움직이기 등 현재의 간병사들이 하는 환자 보조 업무를 수행할 수 있다. 인간의 제스처 인식이나, 얼굴 표정 인식을 갖추어 주인의 의도와 상태를 인식할 수 있다. 인간의 몸과 같은 생체를 안전하게 핸들링하기 위해, 인공피부와 촉각 센서 등을 갖추고 있다. 인간의 몸을 부축하기 위해, 텐더블 머니퓰레이션 기능이 구현되며, 인공근육과 같은 보다 효율적이고 강력한 힘을 내는 액추에이터도 필요할 것으로 예상된다. 근력 증강 및 보행 보조, 무거운 물건 들기 등을 가능하게 하는 웨어러블 로봇도 실버 로봇의 한 형태가 될 것으로 예측된다.

;교육/오락 로봇

어린이들에게 인기 있는 장난감과 애니메이션으로 로봇을 활용한 교육 효과는 어린이 두뇌 형성에 매우 큰 것으로 알려져 있다. 로봇 올림피아드 등 교육 로봇 경진대회에는 해마다 2만 명 이상의 학생이 참가하는 등 교육용 로봇 시장이 이미 형성되어 있다. 지능형 로봇이 교육 콘텐츠와 연결되어 보급된다면, 교육 산업의 핵심으로 막대한 시장 창출을 할 것으로 전망된다.

;의료/헬스케어 로봇

의료 로봇 산업은 수술 로봇, 재활 로봇, 간호/간병 로봇, 진단 로봇, 병원 물류 로봇 등 다양한 분야에서 현실화되어 거대 산업으로 발전할 전망이다. 이미 수술 로봇 분야에서는 미국 인튜이티브 서지컬사의 복강경 수술 로봇인 다빈치 시스템이 독점적 위치를 점하고 있으며, 마코 서지컬사의 관절 수술 로봇, 마조 로보틱스의 척추 수술 로봇도 병원에서 활용되고 있다. 재활 분야에서는 바이나믹스사의 의족 로봇 등이 상용화되었다. 인공지능 기술의 발달로 다양한 의료 데이터와 결합하여 보다 정밀하고 비침습적인 로봇들이 등장할 것으로 기대된다. 고령화 시대를 맞아 노인들의 건강을 돌보는 헬스케어 로봇도 현실화되어 지능형 로봇이 의료 산업의 핵심으로 막대한 시장 창출을 할 것으로 전망된다.

;국방/안전 로봇

각종 테러나 범죄에서 군사용 로봇의 활약상은 매우 두드러진다. 이라크에 파병되어 작전을 돕는 폭탄제거로봇에서 재난 현장에서 사람을 구출하는 안전로봇, 범죄 예방을 위해 순찰하는 감시카메라(CCD)가 진화한 형태인 감시순찰 로봇에 이르기까지, 로봇 기술에 의해 사회가 지켜지는 시대가 열릴 것이다. 인공지능을 기반으로 한 범죄 사전 예방, IT 네트워크와 연동되는 범인 추적 기능까지 갖게 되면, 안전 로봇은 국방 산업 및 보안 산업의 꽃으로 거대 산업을 형성할 것으로 전망된다.

;해양/환경 로봇

해양/환경 로봇은 극한 로봇의 일종이다. 현재의 화석 에너지를 대체하는 해양 에너지 분야, 식량 부족을 해결할 해양 자원을 탐사하는 로봇이 새로운 해양 산업으로 등장할 것이다. 인간이 갈 수 없는 심해를 탐사하며, 자원과 에너지를 개발하는 기술에서 해양 로봇을 활용한 기술이 꼭 필요할 것으로 기대된다. 또한 환경오염을 감시하고, 오염을 정화시키는 환경 미화 로봇도 등장할 전망이다.

5. 1. 가사 지원/실버 로봇

가사지원 로봇은 청소 로봇에서 심부름 로봇에 이르기까지 집안일을 도맡아 하는 로봇이다. 현재의 잘 정돈된 바닥만 청소하는 진공청소 로봇이 보다 진화하여, 3차원 센서를 가지고 바닥에 떨어진 옷가지들을 구분해 낸다. 머니퓰레이터가 장착된 청소 로봇은 어지럽혀진 물건들을 정리하는 정리정돈 로봇이 개발될 예정이다. 인지 기능이 발달하면, 주인을 알아보고, 물컵 등을 배달하는 심부름 로봇에서, 설거지, 밥상 차리기 등을 보조하는 가사지원 로봇이 일반 가정에 보급될 것이다. 가사지원 로봇은 가전사업의 꽃으로 거대한 산업으로 형성될 전망이다.

실버 로봇은 독거노인을 보조하는 로봇이다. 스스로 거동이 불편한 노인을 위해, 옷 갈아 입히기, 배변 보조, 부축하며 같이 움직이기 등 현재의 간병사들이 하는 환자 보조 업무를 수행할 수 있다. 인간의 제스처 인식이나, 얼굴 표정 인식을 갖추어 주인의 의도와 상태를 인식할 수 있다. 인간의 몸과 같은 생체를 안전하게 핸들링하기 위해, 인공피부와 촉각 센서 등을 갖추고 있다. 인간의 몸을 부축하기 위해, 텐더블 머니퓰레이션 기능이 구현되며, 인공근육과 같은 보다 효율적이고 강력한 힘을 내는 액추에이터도 필요할 것으로 예상된다. 근력 증강 및 보행 보조, 무거운 물건 들기 등을 가능하게 하는 웨어러블 로봇도 실버 로봇의 한 형태가 될 것으로 예측된다.

5. 2. 교육/오락 로봇

어린이들에게 인기 있는 장난감과 애니메이션으로 로봇을 활용한 교육 효과는 어린이 두뇌 형성에 매우 큰 것으로 알려져 있다. 로봇 올림피아드 등 교육 로봇 경진대회에는 해마다 2만 명 이상의 학생이 참가하는 등 교육용 로봇 시장이 이미 형성되어 있다. 지능형 로봇이 교육 콘텐츠와 연결되어 보급된다면, 교육 산업의 핵심으로 막대한 시장 창출을 할 것으로 전망된다.

5. 3. 의료/헬스케어 로봇

의료 로봇 산업은 수술 로봇, 재활 로봇, 간호/간병 로봇, 진단 로봇, 병원 물류 로봇 등 다양한 분야에서 현실화되어 거대 산업으로 발전할 전망이다. 이미 수술 로봇 분야에서는 미국 인튜이티브 서지컬사의 복강경 수술 로봇인 다빈치 시스템이 독점적 위치를 점하고 있으며, 마코 서지컬사의 관절 수술 로봇, 마조 로보틱스의 척추 수술 로봇도 병원에서 활용되고 있다. 재활 분야에서는 바이나믹스사의 의족 로봇 등이 상용화되었다. 인공지능 기술의 발달로 다양한 의료 데이터와 결합하여 보다 정밀하고 비침습적인 로봇들이 등장할 것으로 기대된다. 고령화 시대를 맞아 노인들의 건강을 돌보는 헬스케어 로봇도 현실화되어 지능형 로봇이 의료 산업의 핵심으로 막대한 시장 창출을 할 것으로 전망된다.

5. 4. 국방/안전 로봇

각종 테러나 범죄에서 군사용 로봇의 활약상은 매우 두드러진다. 이라크에 파병되어 작전을 돕는 폭탄제거로봇에서 재난 현장에서 사람을 구출하는 안전로봇, 범죄 예방을 위해 순찰하는 감시카메라(CCD)가 진화한 형태인 감시순찰 로봇에 이르기까지, 로봇 기술에 의해 사회가 지켜지는 시대가 열릴 것이다. 인공지능을 기반으로 한 범죄 사전 예방, IT 네트워크와 연동되는 범인 추적 기능까지 갖게 되면, 안전 로봇은 국방 산업 및 보안 산업의 꽃으로 거대 산업을 형성할 것으로 전망된다.

5. 5. 해양/환경 로봇

해양/환경 로봇은 극한 로봇의 일종이다. 현재의 화석 에너지를 대체하는 해양 에너지 분야, 식량 부족을 해결할 해양 자원을 탐사하는 로봇이 새로운 해양 산업으로 등장할 것이다. 인간이 갈 수 없는 심해를 탐사하며, 자원과 에너지를 개발하는 기술에서 해양 로봇을 활용한 기술이 꼭 필요할 것으로 기대된다. 또한 환경오염을 감시하고, 오염을 정화시키는 환경 미화 로봇도 등장할 전망이다.

6. 국가별 현황

6. 1. 미국

미국은 산업용 로봇의 창시국이다. 시장 규모면에서 세계 2위, 인공지능 등 원천 기술 분야에서 세계 1위의 로봇 선도국이다.^[12] 우주, 국방, 의료 분야에서 로봇 기술 활용이 두드러진다. 카네기공대의 RI 연구소, MIT공대의 AI 연구소, NASA의 JPL 연구소, 샌디아 국립 연구소, 스탠포드대의 SRI 연구소, 미국 방위 고등 연구 계획국(DARPA) 등에서 로봇 연구가 활발하게 진행 중이다.^[12]

세계 최초의 청소 로봇 룸바를 생산하는 아이로봇, 빅독으로 유명한 보스턴 다이내믹스, 수술 로봇 분야 세계 1위 기업 다빈치 시스템의 인튜이티브 서지컬 등이 대표적인 기업이다. 마이크로소프트도 SW 개발 환경인 로보틱 스튜디오를 개발하는 등 로봇 산업 진출에 관심을 보이고 있다.

매년 세계적인 로봇 권위자들이 모여 연구 결과를 발표하고 토론하는 IEEE 로봇 및 자동화 학술 회의(IEEE Robot and Automation)가 있다. 미국 정부는 2008년 7월 국가혁신위원회(NIC)에서 서비스 로봇을 향후 25년 후 국가 지도를 바꿀 6대 파괴적 영향력을 갖는 기술(disruptive technology)로 선정하고, 로봇 분야 연구 개발에 국가적 재원을 집중 투입하고 있다.^[12]

6. 2. 일본

일본은 미국에서 발명된 산업용 로봇(Unimation사의 PUMA)을 본격적으로 산업화한, 시장 규모 면에서 세계 1위의 로봇 강국이다. 미쓰비시 중공업, 히타치, 야스카와, 나가사키 중공업 등 세계 굴지의 산업용 로봇 제조회사들이 로봇산업을 형성하고 있다. 특히 산업용 모터, 하모닉 드라이브와 같은 정밀 감속기, 엔코더 및 CCD 카메라와 같은 로봇 센서 등 부품산업에서 세계적 경쟁력을 갖추고 있다. 1997년 혼다사가 발표한 인간형 로봇 아시모의 등장으로 지능형 로봇 시대를 열었으며, 2000년 SONY사가 발표한 애완 로봇 아이보와 춤추는 로봇 큐리오의 등장으로 본격적인 서비스 로봇 산업이 시작되었다. 2년에 한 번씩 열리는 Robodex에서는 로봇 관련 대기업, 중소기업들이 혁신적인 서비스 로봇을 출품하고 있다. 일본 정부도 "Made in Japan" 전략의 일환으로 서비스 로봇 산업을 국가적 핵심산업으로 육성하고 있다.

일본의 케어봇은 일본의 문화와 사회 환경에 맞추어 개발된 경향이 있다. 예를 들어, 일본의 케어봇은 노인들과의 대화에서 일본어의 특성을 고려하여 설계되어 있다. 또한, 일본에서는 케어봇을 보조적인 도구로 사용하는 것이 일반적이다. 즉, 케어봇은 노인들이 직접 사용하는 것이 아니라, 케어 스태프와 함께 사용되는 경우가 많다.

일본의 케어봇은 기술적으로 더욱 발전된 경우가 많다. 일본에서는 이미 상용화된 케어봇이 많이 존재하며, 인공지능, 로봇공학 등의 기술이 적극적으로 활용되고 있다.

6. 3. 유럽

유럽은 전통적으로 낙농산업과 복지산업이 발달한 지역이다. 로봇도 농업용 로봇과 실버복지 로봇에 대한 연구가 활발하다. 독일의 KUKA 로봇, 스웨덴의 ABB 등 산업용 로봇 강국이 있으며, 프랑스도 교육용 로봇과 같은 서비스 로봇에 대한 투자를 강화하고 있다. 독일의 DLR 연구소의 스마트 로봇 핸드 등 원천 기술에 대한 연구도 활발하다.

일렉트로룩스사의 청소 로봇 트릴로바이트 등 서비스 로봇에 대한 제품도 생산되고 있다.

6. 4. 중국

중국도 로봇을 신산업으로 지정하여, 국가적 역량을 집중하고 있다. 한국의 IT839 정책을 본떠, 국가적 육성 정책을 마련하고 있으며, 교육용 로봇 등에 관심을 보이고 있다.

7. 산업 전망

로봇산업은 로봇 완성품이나 로봇 부품을 제조, 판매, 서비스하는 산업을 말한다. 지능형 로봇 자체가 메카트로닉스의 속성을 갖고 있어, 자동차 산업과 같은 기계 산업, PC나 반도체 산업과 같은 IT 산업의 특징을 모두 갖는다.

로봇은 단순하게 반도체와 같이 하나의 칩만으로 구성된 것도 아니며, PC처럼 정적 시스템도 아니다. 오히려 외부 세계에서 작동한다는 측면에서 자동차와 가깝다. 그러나 단순하게 자동차 산업의 외형의 특징을 갖추면서도, 분류는 IT 산업으로 분류된다. 그 이유는 로봇의 3대 기능(지능, 정보, 제어) 중 2개(지능, 정보)가 IT 기술이기 때문이다. 따라서 로봇산업은 IT 기술을 주축으로 한 MT 산업, 즉 IT와 MT가 융합된 산업이라 말할 수 있다.

해마다 유엔경제협회(UNECE), 미쓰비시 경제연구소(일) 등에서 세계 시장 규모 분석과 예측에 관한 보고서를 발간하고 있다. 이 보고서에 따르면, 로봇산업은 신성장동력의 핵심 산업으로 앞으로 20년 내에 모든 산업이 로봇화될 것으로 전망되며, 로봇 산업에서 우위를 점하는 국가만이 미래 기술 경쟁 시대에 살아남을 만큼 하나의 산업이 아닌 국가 경쟁력의 핵심이 될 것이다.

참조

_[1] PDF http://www.pyoudeyer[...] 2022-03-00
_[2] PDF http://www.pyoudeyer[...] 2022-03-00
_[3] PDF http://science.slc.e[...] 2022-03-00
_[4] 웹사이트 Cognitive Robotics https://www.crcpress[...] 2015-10-07
_[5] 웹사이트 Hooman Samani http://www.hoomansam[...] 2015-10-07
_[6] 웹인용 보관된 사본 http://www.dasarobot[...] 2009-05-05
_[7] 웹사이트 Honda Cars Motorcycles Watercraft ATVs Engines Generators, Acura http://www.honda.com
_[8] 웹인용 보관된 사본 https://web.archive.[...] 2009-05-05
_[9] 서적 로봇 공학의 이해 사이텍미이어
_[10] 웨이백 퀘이사) 초현실적 휴머노이드 로봇 '한(Han)' 공개 http://kweisar.com/4[...] 2015-04-27
_[11] 웹인용 Boston Dynamics: The Leader in Lifelike Human Simulation https://web.archive.[...] 2009-05-05
_[12] 보고서 보고서 http://www.dni.gov/n[...]