HRP-5P

HRP-5P(휴머노이드 로봇 플랫폼)

HRP-5P(휴머노이드 로봇 플랫폼)는 일본 산업기술종합연구소(AIST)에서 1998년부터 꾸준히 개발해온 산업용 휴머노이드 로봇이다. 일본 산업기술종합연구소에서는 HRP-5P가 인간의 중노동 작업이나 위험한 환경에서 작업을 자율적으로 대체하는 것을 목표로 개발하고 있다.

개요

HRP-5P는 2018년 9월 27일 일본 산업기술종합연구소에서 테스트 동영상으로 공개되었다. 영상에서 신형 HRP-5P는 주위의 도움 없이 로봇 혼자 석고보드를 들어 나르고, 쪼그려 앉은 자세에서 전동공구를 다룬다. 기존 인간형 로봇에 비해 진일보한 작업 능력을 보인다. HRP-5P는 1998년부터 꾸준히 인간의 중노동 작업이나 위험한 환경에서 작업을 자율적으로 대체하는 것을 목표로 개발되고 있다.

HRP-5P는 키가 182㎝, 무게 101㎏으로 전신에 걸쳐 총 37자유도를 갖는데 검은색 몸체에 두 개의 긴 팔과 다리를 갖춰 사람의 동작을 대부분 따라 한다. HRP-5P는 고출력 모터를 채택해 구동장치를 강제로 냉각해 작업 능률을 향상할 수 있고, 머리에는 복합 센서를 탑재해 주위를 계측, 3차원 지도를 제작함으로써 최적화된 이동 동선을 확보할 수 있다. 카메라 영상으로 물체 인식이 가능하고, 컴퓨터 시뮬레이션으로 동작이나 소프트웨어 결함을 계속 모니터링할 수 있다. 이 체내에 지능을 보유함으로써 로봇에 의한 자율 석고보드 설치가 가능해졌는데, 이는 건설 현장의 대표적인 중노동 사례다.

일본 산업기술종합연구소에서는“신형 HRP-5P는 HRP 시리즈의 기술을 계승하면서도 최신 하드웨어 기술을 활용해 완성했다”며 “지금까지 개발된 HRP 시리즈 중 최고의 신체 능력을 갖췄다”고 밝혔다. HRP-5P는 당장 산업 현장에 투입될 정도 실력을 갖추지는 못했다. 연구진은 오히려 관련 기능을 연구하기 위한 실험용 로봇으로서 가치가 더 크다고 밝혔다. AIST는 앞으로 HRP-5P를 건축 현장이나 항공기 · 선박 등의 대형 구조물 조립에서의 인간형 로봇의 실용화를 위한 연구개발 플랫폼으로 쓸 수 있을 것으로 기대하고 있다.

HRP-5는 10월 17일부터 5일간 도쿄 빅 사이트에서 개최되는 세계로봇 엑스포에서 로봇 실물이 전시되었다.

역사

일본 산업기술종합연구소는 HRP 시리즈 개발에서 가와다인더스트리(현 가와다로보틱스) 등 여러 민간기업과 협업해 실용화를 위한 기초기술을 개발했다. HRP-2는 두 발로 걷고, 눕고, 일어서고, 좁은 길을 걷는 등의 행동을 할 수 있다. HRP-3는 미끄러운 표면 위를 걸을 수 있고 원격 제어를 통해 교량의 볼트를 조일 수 있다. 2011년부터 일본 산업기술종합연구소에서 진행 중인 재난대응 휴머노이드 로봇 연구는 거친 지형을 걷고, 회전 밸브를 돌리고, 3D 환경측정을 바탕으로 반자동 적으로 다른 작업을 수행할 수 있는 향상된 물리적 기능(사지 길이, 동작 범위, 관절 출력 등)을 갖춘 HRP-2의 개정판으로 이어졌다. 그러나 석고보드 설치 등 중노동에 대한 물리적 능력은 여전히 부족했고, 복잡한 환경에서 인간의 움직임을 모방할 수 있는 충분한 자유도와 이동 가능한 관절의 범위가 부족했다. 이를 위해 일본 산업기술종합연구소는 중노동자를 대체할 수 있는 신체 능력을 갖춘 휴머노이드 로봇 HRP-5P 개발을 추진했다.

나아가 HRP-5P는 HRP 시리즈의 기술을 계승하고 있으며, Honda 자동차의 특허 기술을 활용하고 있다.

HRP-5P 개발의 일부는 신에너지산업기술개발기구(NEDO)가 의뢰한 연구개발(R&D)에 의해「차세대 핵심 연구개발(R&D)」의 「자율 휴머노이드 로봇(혁신 요소 로봇 기술 분야」에서 비정형 환경에서 일할 수 있는 고신뢰성 휴머노이드 로봇 시스템에 관한 연구개발(R&D)」에 의해 지원되었다.

특징

HRP-5P의 물체 감지 예

휴머노이드 로봇 프로토타입 HRP-5P는 자율적으로 작업하고 대체 노동의 원천을 제공할 수 있는 견고한 바디와 고급 인텔리전스로 개발되었다. 일본 산업기술종합연구소는 "저출산·고령화에 따라 건설 현장에선 심각한 일손 부족을 겪을 전망"이라면서 "HRP-5P와 같은 휴머노이드 로봇의 보급 필요성이 높다"고 전망하며 출생률 감소에 따라 건설 및 기타 여러 산업에서 심각한 노동력 부족을 초래할 것으로 예상했다. 이에 일본은 로봇 기술을 사용하여 문제를 해결하고자 하였으며 HRP-5P는 건축 현장, 항공기 시설, 또는 조선소의 건설 노동자가 잠재적으로 위험한 무거운 노동을 수행하도록 하는 강력한 대안을 제공하였다. 이렇게 HRP-5P는 노동력 부족을 해결하고 많은 노동력을 제공하고 있는 사람들을 자유롭게하여 다른 노동에 집중할 수 있도록 도와준다.

• 신장 182cm, 체중 101kg 인 HRP-5P는 총 목 2도, 허리 3도, 팔 8도, 다리 6도, 손 2도 등 총 37도의 자유도를 지닌 몸을 갖고 있다. 손을 제외하고, 현재까지 HRP 시리즈에서 가장 자유로운 이동을 할 수 있다. HRP-2의 개정판과 비교하여, 허리에 1도, 팔의 밑부분에 1도 정도의 자유도를 추가함으로써 인간의 움직임과 더욱 유사한 조작을 가능하게 했다. 따라서 HRP-5P는 양팔을 사용하여 석고보드(1820 × 910 × 10 mm, 약 11 kg)나 합판 패널(1800 × 900 × 12 mm, 약 13 kg)과 같은 큰 물체를 처리할 수 있다.
• 사람만큼의 자유도가 없는 로봇을 인간의 움직임을 몹망하기 위해, 연구자들은 여러 개의 관절이 집중되어 있는 엉덩이와 허리 부위에 더 넓은 범위의 관절 이동 범위를 보정했다. 예를 들어 다리를 구부리고 펴는 고관절은 사람이 140°, HRP-5P가 202°, 상체를 돌리는 허리관절은 사람이 80°, HRP-5P가 300° 정도의 운동 범위를 가진다.이를 통해 상체가 뒤틀린 채 깊이 웅크릴 때와 같은 다양한 자세로 로봇의 작업을 할 수 있다.
• 고출력 모터를 사용하고, 구동 메커니즘에 냉각을 추가하고, 다중 모터를 특징으로하는 특정 조인트가 있는 조인트 구동 시스템을 채택함으로써 조인트 토크와 속도가 수정된 RP-2에 비해 평균적으로 약 2배가 증가하였다. 그 결과, 로봇은 석고 보드를 스택에서 들어 올리는 것과 같은 무거운 하중을 수반하는 작업을 할 수 있다. (수평으로 확장된 HRP-5P의 각 암은 HRP-2의 개정판의 경우 1.3 kg, HRP-4의 경우 0.9 kg에 비해 2.9 kg의 중량을 견딜 수 있다.)
• 헤드 장착 센서를 사용하여 주변 환경의 3D 측정값(0.3Hz 주파수)을 지속해서 획득한다. 작업 시 사용되는 물체에 의해 시야가 차단되더라도, 보관 및 갱신된 측정 결과는 패널을 휴대하면서 보행 계획을 실행하거나 발이 미끄러졌을 때 보행 시 수정을 가능하게 한다.
• 학습에는 새로 구축된 작업 객체의 영상 데이터베이스를 사용하는 경련 신경 네트워크가 포함된다. 로봇은 저대조도 배경이나 희미한 조명 아래에서도 90% 이상의 높은 정밀도로 10가지 유형의 2D 물체 영역을 감지할 수 있다.
• 안도노이드 로봇 시뮬레이터에서 로봇 인텔리전스에 대한 가상 테스트 환경을 정비하고 스프트웨어 회귀 분석을 24시간 모니터링함으로써 신뢰성이 높은 로봇 시스템을 구축하고 대규모 소프트웨어(약 25만 줄 코드)의 품질을 유지할 수 있다.

전망

인공지능(AI)이 인간의 일자리를 대체할 수 있을지 여부를 놓고 여전히 갑론을박이 계속되고 있다. 인공지능기술의 발전이 가장 빠른 속도를 내는 곳은 '자율주행 자동차'다. 자율주행 자동차는 2018년 12월 10일 자율주행 자동차 실행도시인 '케이-시티(K-City)'가 완성돼 세계 최초로 5G 통신망 구축과 고속도로를 비롯해 도심, 주차장 등 사실상 실제 환경에서 자율주행이 가능해졌다. 아직 시속이 25km 정도로 느리고 돌발 상황에 대한 대처 능력도 떨어져 상용화가 멀었지만 자율주행버스로 출퇴근하는 것도 먼 미래의 일만은 아니라는 것이 전문가들의 얘기다.

또 서비스 분야에도 이미 길거리 편의점과 카페 등지에서 인공지능과 로봇을 쉽게 접할 수 있다. 인천국제공항 제 1·2여객터미널에선 음성인식 및 인공지능, 자율주행 등 ICT 기술이 접목된 로봇 ‘에어스타(AIRSTAR)’가 공항 안내를 돕고 있다. 경기도 화성 동탄의 한 카페에서는 스마트폰 앱이나 키오스크(무인 종합정보안내시스템)를 통해 음료나 커피를 주문하면 ‘로봇 커피 바리스타’가 직접 커피를 뽑아준다. 이와 함께 대형마트와 편의점 등 유통가에서도 AI·로봇을 점원으로 사용하는 등 시범 운영에 들어간 상태다.

서비스 분야뿐 아니라 공사 현장에서도 로봇이 인간의 일을 대신할 것이라는 전망도 나온다. 2019년 9월 말 일본 산업기술종합연구소(AIST)는 건축 현장 등에서 무게 11㎏의 석고보드를 들어 올려 벽에 나사로 고정하는 작업을 자율적으로 수행할 수 있는 휴머노이드 로봇 ‘HRP-5P’를 개발했다. 빌딩·주택 시공, 항공기·선박 등 조립 작업의 자동화를 목표로 개발됐다. 국내에서도 인간의 위험한 작업을 대신하기 위한 목적으로 로봇이 개발되고 있다.

인공지능기술의 발달로 벌써 유통·물류·운수·제조업에서 현존하는 직업의 90%가량이 사라질 것이라는 우려가 나오고 있다. 기업에서는 초기 자본 투입으로 연중무휴로 일하고, 임금 인상 등도 없는 인공지능과 로봇을 도입하는 게 유리하기 때문이다. 반면 로봇이 인간을 완벽하게 대체할 수 없다는 반론도 만만치 않다. 로봇이 뺏어가는 일자리보다 AI와 로봇 때문에 생겨나는 일자리가 더 많을 수 있다는 것이다. 문전일 한국로봇산업진흥원 원장은 “로봇이 특정 분야에선 사람을 대체하는 경우도 생기고 있지만, 대부분은 사람, 즉 사용자와 같은 공간에서 협력하는 형태”라고 강조했다.

참고자료

• 일본 산업기술종합연구소(AIST) 공식 홈페이지 - https://www.aist.go.jp/aist_e/list/latest_research/2018/20181116/en20181116.html
• 전승민 기자, 〈로봇 혼자 인테리어 뚝딱… 日,인간형로봇 HRP-5P 공개〉, 《동아사이언스》 2018-09-28
• 김종화 기자, 〈(과학을읽다)로봇의 고민 "내가 일을 못한다고?"〉, 《동아사이언스》 2020-02-04
• 임기훈 기자, 〈(다시 뛰는 대한민국 ‘GREAT Korea’) “AI가 일자리 잠식” vs “새 일자리 생긴다”〉, 《이투데이》, 2019-01-14

같이 보기

• 인공지능
• 로봇
• 인공지능 로봇
• 휴머노이드

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