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로봇공학

1.1 로봇의 정의로봇의 개념은 고대 신화시대로부터 현재에도 소설 및 만화 등에 널리 취급되고 있으므로 누구도 로봇에 대해서 어떤 이미지를 갖은 반면, 로봇 기술은 급속하게 진전, 발전을 계속해서 로봇이라는 말이 나타낸 기술개념이 현시점으로 변화, 확대를 계속하고 있다.로봇의 정의를 시도한 여러 사람의 말을 열거해보면,동대의 와다나베교수는 자기 자신이 움직이는 것, 패턴인식이 되고, 자유도가 대단히 큰 것, feedback이 될 것, feedforward가 되는 것 등을 들 수 있다.동공대의 삼전광 교수는 범용성, 이동성, 개체성, 자동성, 노예성, 지능성이 요구되고, 될 수 있는대로 자동성, 이동성 및 개체성은 로봇의 조건으로 된다.조대의 가또 교수는 의식하는 뇌, 작업하는 손, 이동하는 발이 로봇의 3요소이며, 이것들이 하나의 개체로 모아져 이들을 연결하는 기관으로서 원격수용기(눈, 귀에 해당) 등의 외계 수수장치 및 고유감각, 평형감각등의 내부정보 수집장치가 필요하다.Queen Mary 대학의 M. Sling 교수는 로봇에 최저 필요조건으로서 1손과 팔 2자기추진 및 자기조타 3 1과2를 위한 동력 시스템의 제어시스템 4 지령과 의지결정을 정하기 위한 기억능력을 갖는 컴퓨터 5접촉, 딱딱함, 위치, 중량, 열전도성, 온도, 접근도, 형상, 수치, 정경, 색, 거리, 냄새, 수족의 위치, 음의 감각등을 들 수 있다.일본 산업용 로봇공업회의 미본 전무이사는 산업용 로봇의 정의로써, 인간 상체(뇌와 손)의 동작 기능이 유사한 다양한 동작기능이 있을 것, 또는 감각기능 및 의식기능이 있어 자율적인 행동이 가능한 것 등이다.(지능로봇)기계기연의 오짜기 박사는 로봇은 외계의 사상을 인지해서 행동을 일으키는 기계, 그래서 인간의 감각기능을 기계화 한 것이다.이상에서 서술한 정의는 각각의 타당성이 있다. 종합해서 생각해보면 로봇은 감각 및 지능을 사용해서 작업이 가능하고 인간 및 동물을 닮은 외견 및 기능을 갖는 기계이다. 즉 로봇에 있어서 작업기능이라는 것이 대단히 은 인공의 기계를 만드는 것이지만, 당장은 인간 및 동물이 갖고 있는 아주 기본적인 중요한 기능인 생식기능과 그것에 수반되는 연애감정, 섬세한 애정, 거기에다 의욕, 향상심, 증오등의 고급 동물 특유의 감정등은 타켓으로 하지 않는다. 따라서 현재 로봇공학의 연구 목표로써는 사람 및 동물이 갖는 생물적인 기능으로서, 또한 작업을 하기 위해 필요한 기능을 개발하는 것이다.그림 2.1은 어떤 작업에 필요하다고 생각되는 인간 몸의 각종 기능과 그것을 연구하는 학문영역의 이름을 붙인 것이다.전술한 정의에 있는 감각기능으로서는 눈에 상당하는 시각기능, 귀에 상당하는 음성인식 기능, 취각에 상당하는 판별기능, 손과 피부표면에 있는 촉각, 압력감각 기능, 팔 및 다리부분에 어떤 힘의 감각기능 등이다.또한, 정의에 있는 지능은 주로 인간의 두뇌에 의해 판별한다든지, 학습한다든지 하는 고급스러운 능력을 의미하지만, 시간기능 및 음성인식기능 거기에다 팔을 움직이는 기능에 있어서 상당히 고급적인 연산 및 처리가 필요하기 때문에 이들의 정보처리 제어에 대해서도 인공지능이라 말을 접하는 경우가 많다.다음으로, 역시 정의에 의한 로봇작업기능은 주로 작업하는 주체인 어떤 팔과 손의 기능을 의미하지만 거기에다 작업을 달성하기 위한 극히 중요한 보행기능 및 이동기능도 작업기능이라 부른다. 거기에다 실제로 인간의 몸에서는 작업하는 주체인 어떤 팔과 뿌리인 어깨와 상반신의 미묘한 움직임이 팔에 의한 작업을 크게 도와주고 있다고 생각된다. 그러나 현재의 로봇기술은 오직 팔과 손의 제어, 눈과 귀에의 인식기능 등이 연구되고 있을 뿐으로 아직 상체 및 어깨의 움직임의 연구까지는 하고 있지 않다.그림.2.1 로봇 공학에서 목표로 하는 인간의 기능2.2 로봇공학의 위치로봇공학이라는 말에 상당하는 영어는 Robotics 혹은 robot engineering이다. 그 외에 이들 말에 가까운 것으로 cybernitics, biomechanism, biomechanics, 인공지능(articficial inte학습등이고, 이때까지 컴퓨터 과학의 분야에 속해 있다. 위에서 거론된 pattern 인식기술등은 인간을 비롯한 고급스런 동물에서는 거의 뇌에 의존하기 때문에 이것을 인공지능과 동일시해서 생각하는 사람이 많다. 또한, 복잡한 팔의 고도한 제어에도 많은 연산과 정보처리, 높은 판단기능이 필요하기 때문에 이것도 인공지능의 일분야로 하는 사람도 있다.2.2.3 의수·의족등의 의지공학의수 및 의족은 로봇공학과는 별도로 독자적인 발달을 해 왔지만, 어깨로부터 팔이 없는 사람을 대상으로 해서 전팔 의수처럼 복잡한 기능을 갖는 의수의 경우, 그 제어 기술은 지능 로봇의 팔과 기능과 변함이 없다. 그래서 의수에는 경량화 및 소형화라는 로봇보다 엄격한 조건이 있기 때문에 actuator의 소형화 및 조작의 용이화등 금후의 고도한 로봇기술에 있어 극히 중요한 요인이다. 따라서 의지공학의 로봇공학에 주는 영향은 금후처럼 더 커질 것으로 예산되다.2.2.4 산업용로봇기술로봇의 각종 기능중에서 가장 먼저 실용화된 것은 인간의 팔과 손에 상당하는 부분을 기계화한 산업용 로봇이다. 현재 산업용로봇의 지능화는 내외를 불문하고 많은 maker의 관심사이다. 산업용 로봇에 있어서는 실용성이 제일이지고 가끔 로봇 본래의 기능과 떨어진 것도 있지만 전체로서는 금후의 지능 산업용 로봇에 사용된 기술이 로봇공학에 주는 영향은 그 실용성에 따라 극히 크게 될 것이다.2.2.5 Cybernetics 혹은 생물공학로봇의 최종목표로서 인간 및 동물에 가까운 기능을 달성하는 데에는 인간을 포함한 동물의 기구 및 기능을 합쳐서 연구할 필요가 있다. 그 의미로 생물학자와 생리학자, 의학자등과 협력해서 인체 및 동물의 신체 기구 및 기능을 로봇공학의 견지로부터 연구해 나갈 필요성이 더욱 증대되고 있다.2.3 현재의 로봇 기술의 위치1980년대 초기의 현시점에서 일본의 산업기술이 세계적으로 우위에 서 있는 예로서 자동차 산업이 있다. 한편 1980년은 일본의 로봇원년 이라 불리며 매스컴에서는 빠짐없이 로봇 및 산업용은 기술발전은 크게 이 기본 기술의 개량과 배기가스 문제등의 환경 조건에서의 적응에 있다 해도 과언이 아니다. 그리고 앞으로 자동차 연관 기술의 발전도 아마 개량과 환경에 적응하는 쪽이 나타나지 않을 수 없다. 최근 화재의 카일렉트로닉스 기술도 역시 기본구성의 개량 기술이며 그 수준이 된다.(그림 7.1 참조) 이처럼 자동차 의 개념은 이미 확립 된지 오래되었고 자동차 연관 기술은 기술적으로 포화중인 기술로 보이게 된다. 단지 장래 고속도로 등에서 자동차가 무인으로 달리는 시스템이 채택되는 것으로 되기 때문에 도로 시스템의 변경을 포함해 비약적 혁식적인 기술 발전이 이루어지지 않으면 안된다. 그러나 이 같은 무인 자동차는 이미 훌륭한 로봇이다. 자동차에 비해서 로봇은 현재까지는 극히 기술적으로 유치하다. 단 현재의 로봇기술이 유치하다는 의미에 대해서는 로봇이라는 기술개념이 본래 갖추어져야할 또는 앞으로 갖추어지는 것이 예상되는 기능에 비해서 현재의 로봇이 가지고 있는 기능이 아주 유치하다는 말이다.로봇이 목표하는 기능은 어디까지나 인간과 생물이 가지고 있는 작업기술과 동작기능 및 그것을 가능하게 하는 기능과 지능, 센서 등이다. 따라서 로봇의 장래 기술적 발전은 완전히 보고 제어하고 움켜잡을 만큼 높은 곳에서 도달할 가능성이 있다. 라는 것이다. 로봇보다는 훨씬 빨리 발달이 시작되어 이미 모든 산업분야와, 사무실, 가정에까지 들어와 있는 데 이미 기술개념이 확정되고 앞으로의 변모가 확실히 보이는 기술로서 컴퓨터가 있다. 컴퓨터는 처음에 고속연산기로서 개발되었는데 현재는 단순히 고속연산기로서 보다는 고성능 정보처리 기계로서 보다 많이 사용되고 있다. 즉 컴퓨터 의 개념이 변모를 거듭하고 있다. 더욱이 이것으로부터는 인간의 두뇌에 상당하는 기능부여를 목표로 새로운 개념 새로운 구조인 비노이만형 컴퓨터(제5새대 컴퓨터)를 향해 크게 발전하고 있는 것은 거의 의심할 여지가 없다. 그리고 이 제 5세대 컴퓨터의 개발에서는 국가 규모 프로젝트의 필요성이 인식되어 이미 통가동기구 선단에 파지기구가 준비되어 있는 형상이 인간의 팔에 다소 비슷한 것이 있다는 정도이다. 이 반복형 로봇을 제2세대 산업용 로봇 이라 부른다.(그림 7.2참조) 현재 사용되고 있는 산업용 로봇의 대부분은 이 반복형 제1세대형이다. 따라서 일본의 로봇 기술이 만일 세계의 Top level에 있는 것으로 가정하면 기술적으로는 진부하다고 말하는 단순 반복형 로봇의 제조 기술과 사용기술 이 세계의 Top level에 있다는 것으로 된다. 말하자면 현 시점에서 일본의 산업용 로봇에 관한 우위성등은 간단히 따라 잡히거나 추월당하게될 위험성이 있는 성질의 것이라 말할 수 있다.그림7.2 산업용로봇의 발달 전망7.2.2 제2세대 로봇제2세대의 로봇은 제1세대의 단순 반복형 로봇과 달리 어떠한 센서를 가지고 이 센서로 부여 정보를 바탕으로 자기의 행동을 어느정도 수정하는 기능을 가진다. 이것을 지각, 판단로봇 으로 부른다. 대학과 연구기관에서 수십년간 해 온 로봇 연구의 대부분은 이 제2세대의 지각 판단로봇의 범위에 속하는 것이다. 따라서 기본적인 방식에 관해서는 이미 기술적으로 확립되어 있는 것이다. 말하자면 후에 거론되는 것처럼 산업용 로봇의 적용 범위는 놀랄만큼 확대되고 제2세대 로봇 개개의 어플리케이션 예에 관한 기술 개발 과제는 무한정 존재한다.또 제2세대 로봇의 핵심기술 예를 들면 실용적인 시각기술과 매니퓰레이터 제어기술, teleexsistence기술등 내에 얼마인가는 어쨌든 착실한 연구를 거듭할 필요가 있고 먼저 완전한 손은 붙이지 않는 것도 있다. 이 제2세대 로봇개발에 관해서는 세계의 선진국이 거의 선두다툼을 맹렬하게 하고 있는 상태에 있다고 한다. 강대한 우주산업과 군수산업이 존재하고 있는 점에서 세계 각국중에 미국이 일본을 포함한 다른 나라를 상당히 리드하고 있는 것은 아닌지 필자는 느껴지는데...7.2.3 제3세대 이후의 로봇제3세대 이후의 산업용 로봇이 어떤것에 의해 특징 지워질 것인가는 현시점에서 예측하는 것은 대단히 곤란하다, 원래 기술의 이다.

공학/기술| 2001.08.26| 13페이지| 1,000원| 조회(653)

로봇, 공학, 로봇세대론

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