Gurugail Robot/HRI
Robot

HRI

HRI(Human Robot Interaction) 개요

컴퓨터의 경우 HCI (Human Computer Interface)라는 연구 분야가 있다. 로봇의 경우도 유사한 연구 분야가 있으니 바로 HRI 이다. HRI는 요약컨데, 로봇과 사람간의 상호 작용에 대한 연구이다. 사용자의 명령을 잘 전달하여 로봇의 자율성을 기반으로 주어진 태스크를 잘 수행하도록 구성하는 것에 근본 목적이 있다. 하지만 결코 쉬운 문제는 아니다. 로봇의 경우는 이동성(Mobility)이라는 특성으로 보통 컴퓨터와 같이 키보드 입력 장치를 사용할 수없기 때문이다. 그렇다 하더라도 HRI는 로봇의 활용성과 직결되는 문제이기 때문에 HRI 의 주된 연구가 근 5년간 활발하게 이루어지고 있다.

HRI의 연구 방향

로봇과 사람간의 상호 작용의 방법은 크게 아래와 같이 두 가지 방향으로 나뉠 수 있다.

인식 (Perceiving)

HRI를 하기 위해서는 우선 로봇 입장에서 외부 환경(사용자 포함)을 인식해야 한다. 인식에는 다시 두 가지 부류가 있을 수 있다. 1) 사용자의 명령(패턴)을 인식하는 것이요, 2) 사용자의 정보 자체를 인식(사용자 친화적 HRI를 실현하기 위한 부수적인 정보)하는 것이다. 사용자의 명령을 인식하기 위해서는 쉽게는 로봇의 LCD 화면에 뿌려진 인터페이스를 통해서 터치 방식으로 사용자의 명령을 인식할 수 있고, 또는 위(WII) 리모컨과 같은 3D 마우스가 활용될 수도 있다. 더 나아가서는 음성 인식도 중요한 명령 채널 중 하나이다. 사용자 친화적 HRI란 로봇이 사용자와 상호작용하는 과정에서 사용자의 선호도나 성향 등을 인식하여 보다 더 사용자에게 맞춤형 HRI를 제공하기 위한 방식이며, 감성 로봇 공학과 함께 활발히 연구되고 있다. 이를 위해서는 우선 사용자가 누구인지를 알아내어야 한다. 보통 얼굴 인식, RFID 등을 이용하여 인식할 수 있다.

행위 (Motion planning)

사용자에게 명령을 받으면 로봇은 로봇이 가지고 있는 자원(모터나 복잡하게는 행위)등을 이용하여 사용자의 명령을 수행하기 위한 행위를 진행한다. 인식도 어려운 분야이지만 행위를 어떻게 구성해 나갈 것인가도 어려운 문제이다. 왜냐면 로봇이 살아가는 환경은 복잡한 동적 환경이기 때문에 예측하지 못한 입력의 조합이 발생한 가능성은 무궁무진하기 때문이다. 이와 같은 환경 내에서 바람직한 행위의 조합을 구성하는 문제는 대단히 어려운 기술이다. Task Manager, Action Selection, Utility function 등 여러 가지 관련 분야가 있다. 그러나 HRI가 제대로 실현되기 위해서는 행위(Motion planning)에 대한 연구는 반드시 해결해야만 하는 과제이다.

HRI 관련 용어

  • Autonomy :
    • 로봇의 자율성을 의미하는 것이며, 자율성이 높다면 매번 사용자가 로봇을 제어할 필요가 없기에 그만큼 훌륭한 HRI 가 적용되었다고 할 수 있겠다.
    • 0~100% 까지 가능한 값
  • Intervention :
    • 로봇이 어떤 일(task)를 수행함에 있어 필요한 사용자의 인터럽트(간섭 또는 명령) 비율을 의미한다.
    • 0~100%
    • Autonomy + Intervention = 100
  • Ratio of human and robot :
    • HRI 는 단일 로봇과 단일 사용자만을 의미하는 것이 아니고 단일 사용자 대 복수 로봇 혹은 복수 사용자 대 복수 로봇 등 다양한 환경에서의 포괄적인 연구 분야이다.
  • Criticality
    • 오동작이 발생할 경우 사용자를 해칠 가능성에 대한 평가를 의미한다.
    • HRI의 Autonomy를 높인다고 하여 Criticality을 소홀히 하여서는 안 된다.
  • Time
    • 사용자와 로봇간의 명령을 주고 받는 시간이 같은 시간에 이루어지는지 다른 시간에도 이루어질 수 있는지에 대한 여부이다.
    • 동기(Synchronous) 와 비동기(Asynchronous) 가 있을 수 있다. 비동기는 미리 발생할 수 있는 예외 사항에 대하여 미리 사용자에게 알려주고 그 방침을 설정할 수 있는 방법이다.
  • Space
    • 사용자와 로봇이 같은 공간 혹은 다른 공간에서 이루어질 수 있는지에 대한 여부
    • 로컬/원격

참고