로봇공학 정체가 무엇일까

로봇공학 = 로봇 + 공학의 합성어

2024 대한기계학회 학술대회 발표

안녕하세요 브런치에서 글을 쓰는 로봇공학자 최인구입니다.

저는 2020년 광운대학교 로봇학부를 졸업하고 2022년 고려대학교 전기전자공학부 제어로봇시템 전공 및 KIST(Korea Institute Science & Technology) 전 지능로봇연구단 (현 휴머노이드연구단)에서 석사 과정을 밟으면서 연구 생활을 했었습니다. 그리고 연구 생활을 하면서 로보틱스 컨퍼런스인 ICRA 2 저자, IROS 1 저자로서 논문을 내기도 했습니다. 지금은 판교에 위치한 회사에서 로보틱스를 업무에 적용하고 있습니다.

제가 로보틱스라는 전공을 갖고 취업 시장에 내 놓인 시기가 2022년 7월입니다. 그 이후로 지금까지도 로보틱스로 밥 벌어먹고 있는데요. 저는 사실 로봇이 좋아서 전공을 선택한 경우이지만 취업을 하다 보니 여기저기 저에게 질문을 해주시는 분들도 꽤 많더라고요.

"로봇을 전공하면 돈을 벌 수 있나요...?

저의 대답은 "Yes"입니다.

그래서 브런치에서 저의 첫 브런치북 주제를 이것으로 선정했는데요. 제가 지금도 느끼고 가장 많이 생각하고 있는 로봇으로 연재를 시작해보고자 합니다.

첫 주제를 어떤 것으로 할까 고민을 많이 했는데요. 아무래도 로봇공학을 전공하신 분들이 많이 보시겠지만, 로봇공학이라는 주제로 전공을 선택할 학생 분들을 위해서 로봇공학이 무엇인지부터 설명을 드리고자 합니다.

사실 예전에도 이런 비슷한 주제는 많이 다뤄왔는데요.

일단 제가 생각하는 로봇 공학은 두 개의 단어가 합쳐진 "로봇"과 "공학"의 합성어라고 생각합니다.

로봇공학 = 로봇 + 공학

너무나도 당연한 소리겠죠..? 그런데 저렇게 쪼개서 보아하니

"공학 = 수학과 과학을 이용해서 세상의 문제를 푸는 것"이라고 생각을 하면

로봇만 생각하면 접근하기 쉬워집니다.

그렇다면 로봇은 무엇일까요...?

사실 로봇을 정의하는 사전적인 내용은 없습니다. 사람마다 다르고 가르치는 사람마다 다르기 때문이죠. 하지만 보통은 Perception, Cognition, Action 이 세 가지가 있는 것을 로봇이라고 합니다.

즉, (1) 인식하고 (2) 사고하고 (3) 행동하는 것. 그렇다면 자율 주행 자동차나 서빙 로봇이나 산업용 로봇 팔이나 큰 틀에서 보면 다 로봇이라고 할 수 있을 것 같아요.

하나의 예시를 들어볼까요..?

우상혁 선수의 높이뛰기 영상 (출처 : Players)

위 영상은 높이뛰기 국가대표 우상혁 선수의 높이뛰기 영상입니다. 우상혁 선수가 높이뛰기를 할 때, 패턴을 분석하면 아래와 같이 표현할 수 있는데요.

우상혁 선수의 높이뛰기를 분석한 결과

제가 처음에 언급해 드렸던 "인식"하고 "사고"하고 "행동"하는 것으로 나눌 수 있습니다.

(1) 인식을 할 때, 우상혁 선수가 시각 정보를 통해 높이 뛰기 장애물이 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 파악합니다.

(2) 사고를 할 때, 어느 정도의 힘으로 뛰어야 하며 나의 몸이 어떤 궤적으로 나아가야 할지 생각을 합니다.

(3) 행동을 할 때, 물리적인 힘을 낼 수 있도록 다리 근육을 이용하여 뛰게 되고 높이 점프를 하여 장애물을 넘습니다.

그렇다면 로봇은 어떻게 동작을 할까요?

소니 - 아이보

위 영상은 소니 사의 아이보라는 로봇 강아지 제품입니다. 위 영상도 분석을 해보면 아래와 같이 표현할 수 있는데요.

로봇 강아지 아이보를 분석한 결과

로봇 강아지 또한 제가 처음에 언급해 드렸던 "인식"하고 "사고"하고 "행동"하는 것으로 나눌 수 있습니다.

(1) 인식을 할 때, 로봇 강아지가 카메라 센서를 이용하여 빨간색 공을 확인합니다.

(2) 사고를 할 때, 빨간색 공을 향해 어떻게 하면 도달할 수 있을지 도달 궤적을 생각합니다.

(3) 행동을 할 때, 물리적인 힘을 낼 수 있도록 다리에 있는 엑츄에이터(모터)를 이용하여 나아가고 공을 찹니다.

이렇듯 결국 로봇의 시스템은 인식, 사고, 행동으로 이루어져 있고 결국 사람의 시스템으로부터 온 것을 확인할 수 있습니다.

하드웨어 플랫폼 예시 : 로봇 팔 (출처 : https://www.mdpi.com/1996-1073/14/20/6690)

 마지막으로 로봇은 하드웨어라고 하는 세상과 상호작용을 할 수 있는 물리적인 존재가 있어야 합니다.

모터와 프레임으로 이루어진 플랫폼이 필요하죠.

여기서 플랫폼이란 자율 주행 모바일 로봇, 자율 주행 자동차, 로봇 팔, 로봇 핸드, 웨어러블 로봇, 수술 로봇 등 여러가지 어플리케이션들로 구현될 수 있습니다.

결론입니다.

1. 로봇공학은 로봇과 공학의 합성어이다.

2. 공학은 수학과 과학으로 세상의 문제들을 푸는 것을 의미한다.

3. 로봇은 인식, 사고, 행동으로 이루어진 하나 시스템을 의미한다.

4. 로봇은 세상과 상호작용을 할 수 있는 물리적인 존재가 있어야 한다.

5. 로봇은 소프트웨어와 하드웨어를 함께 연구/개발 되어야하는 존재이다.