경북대 로봇개발의 진화…세계 최고 휴머노이드 요람 꿈꾼다

감성적 상호작용 인공지능로봇 ‘AIR’//대구 수성구 한 유치원에서 어린이가 경북대 지능로봇연구실에서 개발한 로봇 ‘AIR’와 감성적 놀이 체험 후 포즈를 취하고 있다.

신기술 접목하는 세계 첫 뼈수술로봇//경북대 의료로봇연구소가 지난 4월 골절 및 변형 교정을 위한 초정밀 모듈형 복원 시스템의 의료진 품평회를 진행하고 있다.

인공근육 자율주행 스키로봇 ‘알렉시’//경북대 기계공학부 팀엣케이앤유의 스키로봇 ‘알렉시’가 지난 2월 강원도 웰리힐리파크 스키장에서 열린 평창 동계올림픽 스키로봇 챌린지에 참가하고 있다. <경북대 제공>

인간보다 더 인간다운 로봇이 우리의 삶을 더욱 윤택하게 하도록 도움을 줄 날이 더 이상 드라마나 영화에서만 가능한 일이 아니다. 단순히 현상을 전달하는 CCTV 같은 역할에서 벗어나 상호교감을 기반으로 한 아이들의 보육은 물론 노인들의 돌봄까지 가능한 로봇이 현실화된다. 의료로봇의 영역도 더욱 확장돼 기존에 엄두도 낼 수 없었던 부위에도 로봇수술이 가능해지기도 한다. 1970년대부터 IT와 공학분야의 메카로 성장해 온 경북대는 특히 다양한 분야의 로봇·인공지능 등의 연구를 집중적으로 시행하고 있다.


◆지능로봇 연구실

인공지능 특히 감성적 상호작용 로봇 개발에 눈에 띄는 성과를 보여주고 있는 경북대 기계공학부 지능로봇연구실. 2012년부터 3년간 신진연구지원사업에 선정돼 한국연구재단의 지원을 받아 ‘AIR’를 개발했다. 머리 위치로 보이는 모니터에는 다양한 표정이 표출되고 그 아래로 앙증맞은 아동복이 보인다. AIR라 불리는 이 로봇은 아동이 어떤 환경에서 어떻게 생활하고 있는지 일과를 모니터링해 부모에게 관련 정보를 제공한다.

기존 유사한 로봇들이 한 방향으로 결과를 표출하는 형태였다면 AIR는 기계학습기법에 기반한 아동 얼굴 추적 인식 및 음성 인식, 생성 기술, 위험상황 감지 기술이 적용돼 양방향 소통이 가능하게 진화됐다. 로봇감성놀이를 위한 대화패턴을 개발하고, 얼굴표정 생성 모듈도 크게 발전해 아동과 적극적인 상호작용까지 가능하다. 2014년 대구 수성구 소재 유치원에서 임무를 수행하고, 아이들로부터 긍정적인 호응을 이끌어내 앞으로 맞벌이 가정 아동의 새로운 보호자로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

지능로봇연구실의 강보영 교수는 “AIR에는 아동을 인지하기 위한 형태 및 음성 인식은 물론 위험상황을 감지하고 관련 정보를 추적하고 상호소통을 통한 얼굴 표정까지 표현하는 기술이 탑재돼 있다. 감성적 상호작용에 기반한 아동 모니터링 휴머노이드 로봇 개발은 유치원 및 가정 등에서 육아와 관련한 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 차후 반복적인 감성 소통이 치료에 필수적인 발달장애아 및 아동자폐증 치료, 치매노인 모니터링 및 관리를 위한 실버케어로봇 등에 확장 적용될 것으로 기대된다”며 연구 결과에 대한 소회를 밝혔다.


◆의료로봇 연구소

경북대 의료로봇연구소는 첨단의료기기 및 의료로봇의 개발과 임상실험 등을 위해 의과대학 정형외과학교실 박일형 교수가 2012년 설립한 비영리 연구법인이다. 정형외과학교실 오창욱 교수와 재활의학교실 김철현 교수 등 근골격계 진료진을 주축으로 안과·피부과·치과 등 교수진과 간호사 등 의료진 10여 명이 참여하고 있다. 기술진으로 공학, 의료로봇학, 의과학 등 8명의 전담연구원이 포진돼 있다.

2014년에는 세계 최초로 골절과 변형교정 등 다양한 뼈 수술에 활용할 수 있는 로봇을 개발, 시운전에 성공했다. 연구소는 이 연구를 바탕으로 2016년부터 산업통상자원부 지원과 <주>삼익THK 주관으로 ‘골절 및 변형 교정을 위한 초정밀 모듈형 복원 시스템’을 개발 중이다. 이 시스템은 병렬 구조의 로봇 기구를 사용해 골절이나 변형·기형 교정이 쉽고 정확하며 수술 시간을 줄일 수 있다. 또 의료진의 과도한 방사선 피폭을 막고 수술보조인력의 역할을 로봇이 대신할 수 있어 인력 절감효과가 기대된다. 정형외과뿐만 아니라 성형외과·치과·신경외과 등 적용범위가 다양한 다목적 시스템으로 시장성이 높다.

올해 4월에는 해외 최고의 정형외과 관련 연구기관인 AO그룹을 포함한 국내외 최고 수준의 의료진을 초청한 품평회에서 매우 높은 성공 가능성을 확인했으며, 현재 세계 최고의 의료기기회사의 판매망을 이용해 조기에 시장에 진입하는 방안을 모색 중이다.


◆기계공학부 팀엣케이앤유

“극한 추위와 높은 습도 등 겨울철 외부 환경에서도 모든 기능이 정상적으로 작동이 가능하도록 로봇의 중요 부품을 개발하고 성능을 개선하는 전략으로 스키로봇인 ‘알렉시(ALEXI: Anthromorphic Lightweight EXtreme Biped)’를 개발했다.”

경북대 기계공학부 교수와 학생으로 구성된 ‘팀엣케이앤유(Team@KNU)’가 개발한 알렉시는 2018평창동계올림픽 기간 중에 열린 ‘스키로봇 챌린지’에 출전했다. 산업통상자원부 주최·한국로봇산업진흥원이 주관한 이 대회는 세계 최초 스키로봇대회로 알파인 스키의 대회전 종목과 유사한 방식으로 진행됐다. 국내 최첨단 로봇 기술을 볼 수 있는 대회로 경북대를 포함해 국내 8개 팀이 참가했다.

‘팀엣케이앤유’가 개발한 알렉시는 탄성을 이용해 힘과 위치를 함께 제어하는 첨단기술인 인공근육기술을 삼각형 형태의 병렬형 구조로 설계해 구조가 매우 안정적이라는 장점을 갖고 있다. 또한 알렉시에는 주목할 만한 기술이 하나 더 있다. 바로 스테레오 비전(2.5D)을 포함한 영상 안정화 장치가 그것이다. 알렉시는 스키장 외부 환경을 습득하고 이를 통해 스스로 자율 주행을 할 수 있다. 경북대 기계공학부 이학 교수는 “알렉시의 인공근육기술은 스키로봇뿐만 아니라 다양한 로봇의 안정성 확보 기술에 적용할 수 있으며, 의료 및 재활 로봇 개발에 활용하고 있다. 앞으로 로봇의 무인 자율 시스템의 비전 센서 안정화 기술 및 활용 기술 개선을 위한 연구를 수행해 나갈 예정”이라고 밝혔다.

박종문기자 kpjm@yeongnam.com

박종문 기자

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