미국 위스콘신 대 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin-Madison)의 과학자들이 2015년 7월 이탈리아의 로마에서 열린 로봇과 관련된 한 국제학술대회(명칭: Robotics Science and Systems)에서 로봇 팔이 사람들의 설거지를 돕도록 만들기 위하여 어떻게 가르칠 것인가를 기술하는 논문을 발표하였다.
로봇을 가르치는 방법의 핵심은 외관상으로 속도를 늦춰서 인간 팀원들이 시범을 보이는 것이다. “우리는 로봇이 인간의 시연을 따라서 하거나, 최소한 인간의 시연을 인식하여 자신의 행동을 계획하기를 원한다”고 발표된 논문의 한 저자이자 컴퓨터 과학, 심리학, 산업공학과의 부교수인 빌게 무트루(Bilge Mutlu)가 말했다.
이것은 모두 협력에 관한 것이다. 연구자들은 이 로봇에게 사람들이 접시를 다루는 행동을 관찰하게 하였다. 예를 들어, 한 사람이 건조대에서 접시를 가져와서 다른 사람에게 인계하여 선반 위에 그 접시를 쌓았다.
키넥트(Kinect) 센서는 접시를 주는 사람이 접시를 받는 사람에게 인계하는 동안 팔의 속도와 위치를 추적하였다. 다음으로 로봇은 받는 사람의 역할을 수행하여 똑같은 일을 반복하여 수행하였다. 다만 접시를 선반 위에 놓기 전에 짧은 수학 문제를 풀어야 하므로 훨씬 느리게 일을 수행하였다. 이로 말미암아 접시를 주는 사람은 접시를 받는 로봇이 가용한지 여부에 따라 자신의 행동을 적응시켜야 했다.
연구자들은 8개의 인간 팀으로부터 얻은 데이터를 분석하였으며, 사람들이 느릿느릿 움직이는 로봇 동료를 대처하기 위하여 2가지 방법의 조합을 이용한다는 것을 발견하였다. 일부 사람들은 상대방 로봇이 다음 접시를 준비할 때까지 기다렸지만, 다른 사람들은 여분의 시간을 채우기 위하여 단순히 속도를 늦추었다.
다음으로 빌게 무트루 부교수는 로봇이 접시를 주는 사람의 역할을 대신하도록 설치하였으며, 다시 한 번 키넥트 센서를 이용하여 인간 파트너의 행동을 관찰하였다. 사용된 알고리즘은 인간 파트너가 다음 접시를 받기 위하여 언제 준비가 되는지를 90% 이상의 정확도로 예측할 수 있었다. 그리고 연구자들은 로봇이 3가지의 서로 다른 전략으로 반응하도록 프로그래밍하였다.
우선 첫 번째 전략으로 로봇은 인간 파트너가 준비되었는지에 상관없이 적극적으로 접시를 내밀면서 가능한 한 빨리 일을 수행하였다. 두 번째 전략으로 로봇은 인간 파트너가 이전의 접시를 완전하게 끝내고 다음 접시를 전달받을 준비가 될 때까지 기다렸다. 마지막 전략으로 로봇은 인간의 행동을 모사하여 천천히 하거나 멈추기를 하면서 인간 파트너에 적응하면서 추적하였다.
그리고 인간 사용자들은 인식, 능숙도, 지능, 인내 등에 대하여 각각의 시스템을 평가하도록 요청받았다. 인간 사용자들은 비록 첫 번째 전략을 가진 로봇보다는 빠르지는 않았지만, 직관적인 적응형 시스템을 갖춘 반응적이고 적응적인 로봇을 훨씬 선호하였다. “팀의 실적과 사용자의 경험 사이에는 상충관계가 있다. 인간 사용자들은 효율성을 최대화하는 것과는 반대로 자신의 속도에 맞추어 로봇과 상호작용하기를 원한다”고 빌게 무트루 부교수가 언급하였다.
로봇이 단지 몇 가지의 시연을 관찰한 후에 인간의 행동 모사하기를 배울 수 있다는 것이 비록 인상적이지만, 더 많은 연구가 필요하다고 빌게 무트루 부교수가 주의를 당부하였다. “진전이 있으려면 우리는 공통 요소를 이해할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 작업이 어떻게 다른지를 이해하기 위하여 다양한 작업에 대하여 표본 조사를 수행하기를 원할 것”이라고 무트루 교수는 말했다.
결국, 로봇이 식료품을 내리고, 인간 작업자에게 조립을 위한 부품을 전달하고, 심지어 재활 물리 치료에서 환자를 안내하게 될 것이라고 빌게 무트루 부교수는 생각한다.
만약 이러한 결과가 유효하다면 차세대 산업용 로봇 및 가정용 로봇은 빠르게 동작하는 데에는 시간을 덜 사용하며, 더 많은 시간을 관찰하고, 듣고, 인간 작업자에게 반응하는 데에 사용할 것이다. 느린 로봇이 조만간 당신 가까이 부엌에 도입될 수 있을 것이다.
출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
