코넬대의 그림자 의사소통 로봇 VIDEO: ShadowSense tech tracks shadows to give robots a sense of touch


미국 코넬대, 그림자로 사람과 의사소통하는 로봇 개발


직접 접촉 없이 사람 손동작 그림자에 따라 반응


     미국 코넬대 연구팀이 그림자의 움직임을 바탕으로 사람과 소통하는 로봇을 개발했다고 ‘더로봇리포트’ 등 매체들이 보도했다.


연구팀에 따르면 ‘접촉(Touch)’은 유기체에게 있어 매우 중요한 의사소통 방식인데 반해 그동안 인간 로봇 상호작용에는 거의 쓰이지 못했다. 로봇 몸 전체가 접촉에 반응하기 위해 수많은 센서를 필요로 한다는 점에서 실용적이지 못한 방법이었기 때문이다. 이에 코넬대 연구팀은 접촉에 의존하지 않고 로봇이 반응할 수 있는 방법을 고안해냈다.


The ShadowSense prototype "sees" the shadow of a user's hand (right) as they touch the robot's skinCornell University


ShadowSense tech tracks shadows to give robots a sense of touch



There are currently a number of groups developing touch-sensitive electronic skin for robots. Scientists at Cornell University are pursuing a simpler approach, however, using shadow-imaging cameras to let robots know when they're being touched.


Known as ShadowSense, the experimental system incorporates an ordinary USB-powered laptop-connected camera, located beneath a non-electronic translucent "skin" on a soft-bodied robot.


As a person reaches toward the robot, the ambient lighting casts a shadow of their hand onto the skin. The camera tracks that shadow from the other side of the skin (within the robot), utilizing machine learning-based algorithms to determine when the hand is actually touching the skin, which area of the skin it's touching, and what gesture it's making. In this way, not only can ShadowSense tell when and where the robot is being touched, but it can also assign different commands to different touch gestures.


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https://newatlas.com/robotics/shadowsense-robots-touch



상단 사진설명

이 로봇은 카메라와 손 그림자를 통해 사람과 상호작용한다.(사진=코넬대학교)


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‘쉐도우 센스(Shadow Sense)’라고 불리는 이 방법은 로봇 내부에 USB 카메라를 설치해 로봇 피부에 드리워진 다양한 사람 손동작의 그림자를 포착하고 이어 이를 머신러닝 소프트웨어를 통해 분류하는 기술이다. 이 기술을 활용하면 사람은 직접적인 접촉 없이도 손짓을 통해 로봇과 상호작용할 수 있다는 게 연구팀 설명이다.



이 기술은 원래 화재로 연기가 가득한 건물 등 극한의 환경에서 소리와 시각에 의존하지 않고 손의 압력만으로 사람을 출구 밖으로 대피시키는 팽창식 로봇(inflatable robot)을 개발하려는 취지에서 시작됐다. 그러나 터치센서를 사용하면 로봇의 무게 증가와 복잡한 배선 문제를 해결하는 데 한계가 있어 시각을 통해 손의 압력을 간접적으로 측정하는 방식으로 개발 방향이 바뀌었다.


이번 연구를 이끈 ‘유한 후(Yuhan Hu)’는 “팽창식 로봇 내부에 카메라를 설치하면 사람이 이 로봇을 어떻게 만지는지, 그 사람이 의도하는 바는 무엇인지 유추해낼 수 있다”며 “이 기술은 사람이 만지는 방식을 감지하는 소셜 로봇이 많지 않은 상황에서 주목할 만한 가치가 있는 기술”이라고 강조했다.


연구팀은 이 기술을 테스트하기 위해 로봇 시제품을 만들었다. 이 로봇은 높이 1.2미터에 원통형 형태를 가지고 있으며 나일론 재질로 이뤄진 주머니를 뒤 집어 쓰고 있다. 뉴럴 네트워크 알고리즘을 바탕으로 손바닥이나 두 손으로 만지기를 포함해 때리기, 껴안기, 가리키기 등 총 6가지 손짓을 구별해 낸다. 빛의 세기에 따라 87.5~96% 정도의 정확도를 보여줬다는 설명이다.


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로봇은 또한 확성기를 통해 메시지를 보내는 등 특정 접촉과 손짓에 반응하도록 프로그래밍 가능하다. 데이터를 충분히 수집하면 로봇이 사용자가 원하는 작업을 수행할 수 있도록 광범위한 상호작용 어휘를 인식하게끔 훈련시킬 수 있다. 이와 함께 로봇을 덮고 있는 피부 주머니는 인터렉티브 스크린(interactive screen)으로 바꿀 수 있다.


쉐도우 센스 기술은 로봇 외에도 풍선 등 다른 재료와 통합해 이를 터치 센싱장치로 만들 수 있을 만큼 적용 범위가 넓다. 또한 그림자를 통해 인식하는 방식은 사용자의 얼굴 이미지나 음성 없이 의사소통이 가능하기 때문에 개인의 프라이버시 문제를 해결하고, 심리적 편안함을 안겨줄 수 있다는 게 연구팀 설명이다.


연구팀은 앞으로 거울이나 렌즈를 사용해 또 다른 폼팩터(form factor, 물리적 외형)를 추가로 제작할 계획이다. 이번 연구 성과는 ‘ShadowSense: Detecting Human Touch in a Social Robot Using Shadow Image Classification’라는 제목으로 국제 컴퓨터 학술 저널인 'ACM 디지털 라이브러리(Digital Library)'에 실렸다.

조상협  robot3@irobotnews.com 로봇신문사


https://newatlas.com/robotics/shadowsense-robots-touch




Researchers give soft robots a human touch

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