[논문]개인용 소셜 서비스 로봇의 모듈화 방안

신동영; 박재완

doi:10.17703/jcct.2020.6.2.349

개인용 소셜 서비스 로봇의 모듈화 방안
Modularization for Personal Social Service Robots 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.6 no.2, 2020년, pp.349 - 355

신동영 (숭실대학교 미디어학과) , 박재완 (숭실대학교 미디어학과)

초록
AI-Helper

현대 사회의 사회적 문제를 위한 대안으로 소셜로봇이 주목받고 있으며 소셜로봇의 효율적 관리를 위해 모듈화의 필요성이 제기되었다. 본 연구는 '개인용 소셜 서비스 로봇'의 개념을 재정립하고 이에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방식을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 소셜 로봇과 서비스 로봇의 정의와 로봇의 모듈화에 대한 문헌연구를 수행하였다. 기존 서비스 로봇의 모듈화 사례를 분석하여 소셜 서비스 로봇의 모듈화에 적용하기 위한 고려사항을 도출하고 이를 바탕으로 새로운 모듈화 방안을 제안하였다. 본 연구는 모듈의 전기/전자적 부품 여부에 따라 액티브 모듈과 패시브 모듈로 구분하고, 액티브 모듈은 다시 로봇의 기본형과 교체형에 따라 기본 모듈, 추가 모듈로 분류했다. 이러한 방안이 적용된 실제 로봇의 프로토타입을 제작하는 것으로 모듈화를 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Social robots are attracting attention as an alternative to social problems in modern society, and the need for modularization has been raised to efficiently manage various robots. The study aims to reestablish the concept of 'Personal social service robot' and propose a new modularization method to apply it. For this study, literature research about the definition of social robots and service robots is conducted. In addition, we investigated the modularization of robots and analyzed the modularization cases of service robots. Based on this, we have deducted considerations for applying social service robot modularization and proposed a new modularization. This study divided the module into active module and passive module according to whether it is electric or electronic component of the module, and the active module was again classified into basic module and additional module according to the basic and replacement type of the robot. The modularization was verified by making the prototype of the actual robot.

주제어

표/그림 (7)

표 표 1. 이종 모듈로 구성된 서비스 로봇[15][16] Table 1. The service robots consisting of the heterogeneous modules
표 표 2. 국제표준을 위한 서비스 로봇 모듈화제안 방안 [8][9] Table 2. Suggestions for modularization of service robotsfor International Standard Development
그림 그림 1. 개인용 소셜 서비스 로봇을 위한 모듈화 방안 Figure 1. Modularization for personal social service robots
그림 그림 2. 프로토타입 3D 모델링 Figure 2. 3D modeling of prototype
그림 그림 3. 모듈의 조립 및 하드웨어 결합 Figure 3. Module assembly and hardware combination
그림 그림 4. 포고 핀을 통한 모듈 교체 과정 Figure 4. Module assembly process with pogo pins
그림 그림 5. 모듈 단위의 로봇 움직임 제어 Figure 5. Controling the robot's movement in modules

AI 본문요약
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문제 정의

기존 모듈형 서비스 로봇의 사례를 통해 개인용 소셜 서비스 로봇의 사회적, 기능적 특성이 반영된 모듈화를 위한 고려사항을 도출하는 것을 목표로 한다. 대부분의 서비스 로봇 및 소셜 로봇은 이종 모듈을 조합하여 구성된다.
본 연구는 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방안을 제안하고 이를 증명하기 위해 프로토타입(prototype)을 구축하는 것에 목적이 있다. 본 연구는 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방안을 제안하고 이를 증명하기 위해 프로토타입을 구축하는 것에 목적이 있다.
본 연구는 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방안을 제안하고 이를 증명하기 위해 프로토타입(prototype)을 구축하는 것에 목적이 있다. 본 연구는 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방안을 제안하고 이를 증명하기 위해 프로토타입을 구축하는 것에 목적이 있다. 본 연구를 위해 서비스 로봇과 소셜 로봇의 개념, 모듈의 정의 및 로봇의 모듈에 대한 문헌연구를 진행한다.
본 연구는 소셜 로봇의 개념을 재정립하고 소셜 로봇이 제공하는 기능 및 사람과의 대화를 위한 동작언어를 효율적으로 관리하기 위해 새로운 서비스 모듈화 방식을 제안한다. 소셜 로봇은 서비스 로봇의 역할을 수행함과 동시에 감정을 교류하고 사람과 상호작용을 하는 사회적인 역할을 수행한다.
본 연구는 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기 위한 새로운 모듈화 방안을 제안하고 이를 증명하기 위해 프로토타입을 구축하는 것에 목적이 있다. 본 연구를 위해 서비스 로봇과 소셜 로봇의 개념, 모듈의 정의 및 로봇의 모듈에 대한 문헌연구를 진행한다. 이를 토대로 연구의 범위를 개인용 소셜 서비스 로봇의 모듈화 방식으로 재정립한다.
본 연구에서 도출된 모듈화 방식을 검증하기 위해 모듈화가 적용된 개인용 소셜 서비스 로봇의 프로토타입을 제작하였다. 프로토타입의 제작은 3D 모델링 된 파일을 출력하고 하드웨어를 결합하여 기본 모듈을 조립하는 순서로 진행되었다.
이후, 서비스 로봇의 모듈화 사례들을 분석하여 본 연구에서 제안하는 모듈화 방안에 적용하기 위한 고려사항을 도출하고 이를 바탕으로 새로운 개인용 소셜 서비스 로봇의 방식을 제안한다. 제안한 모듈화 방식의 가능성을 검증하기 위해 프로토타입을 제작하는 것을 최종 연구의 목표로 삼는다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 “1)사회적 특성으로 사람과 언어적/비언어적 방식의 의사소통을 통해 감정을 교류하고 2)기능적 특성으로 가정 내 개인 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 로봇”으로 ‘개인용 소셜 서비스 로봇’을 정의하고 연구를 진행한다.
본 연구에서 도출된 모듈화 방안을 기반으로 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하였다 (그림 1). 이 모듈화 전략은 개인용 소셜 서비스 로봇의 사회적, 기능적 측면을 고려하여 이루어졌다.
각각의 모듈은 로봇이 움직이는데 필요한 부위에 따라 구성되며 모듈 내 전기/전자적 하드웨어 부품의 포함 여부에 따라 액티브와 패시브 모듈로 분류된다. 액티브 모듈은 로봇의 기본형과 교체형에 따라 기본, 추가 모듈로 나뉘고 해당 모듈화 방안의 검증은 프로토타입의 제작을 통해 이루어졌다. 포고 핀과 자석을 사용함으로써 소셜 로봇이 제공하는 서비스에 적합한 형태로 쉽게 모듈을 교체할 수 있었으며, 모듈 단위로 로봇의 움직임을 제어할 수 있었다.
즉, 소셜 로봇의 서비스 모듈화는 로봇의 기능적 측면과 사회적 측면이 모두 고려되어 이루어져야 한다. 이를 위해 기존에 개발된 서비스 로봇의 모듈화 사례를 분석하였고 그 내용을 토대로 소셜 로봇에 적용할 수 있는 새로운 모듈화 방안을 마련했다.
본 연구를 위해 서비스 로봇과 소셜 로봇의 개념, 모듈의 정의 및 로봇의 모듈에 대한 문헌연구를 진행한다. 이를 토대로 연구의 범위를 개인용 소셜 서비스 로봇의 모듈화 방식으로 재정립한다. 이후, 서비스 로봇의 모듈화 사례들을 분석하여 본 연구에서 제안하는 모듈화 방안에 적용하기 위한 고려사항을 도출하고 이를 바탕으로 새로운 개인용 소셜 서비스 로봇의 방식을 제안한다.
이를 토대로 연구의 범위를 개인용 소셜 서비스 로봇의 모듈화 방식으로 재정립한다. 이후, 서비스 로봇의 모듈화 사례들을 분석하여 본 연구에서 제안하는 모듈화 방안에 적용하기 위한 고려사항을 도출하고 이를 바탕으로 새로운 개인용 소셜 서비스 로봇의 방식을 제안한다. 제안한 모듈화 방식의 가능성을 검증하기 위해 프로토타입을 제작하는 것을 최종 연구의 목표로 삼는다.

대상 데이터

그림 3의 좌측은 로봇의 기본형으로 마이크로컨트롤러, 10개의 서보 모터, 카메라 모듈 등이 결합되었다. 추가 모듈은 그림 3의 우측과 같이 2개의 서보 모터가 결합된 바퀴 모듈과 온도 센서가 내장된 센서 모듈이 제작되었다.

이론/모형

로봇의 3D 모델링은 오픈소스로 제공되는 소셜 로봇 Rapiro [19]를 여러 번에 걸쳐 제작하고 개선하여 완성도를 높여가는 팅커링(Tinkering)과정을 통해 기존 모델링에 본 연구의 모듈화 방식을 적용하였다 (그림 2).

성능/효과

제작된 프로토타입의 모듈화 방식은 다음과 같은 특징을 가진다. 먼저, 로봇의 기본적인 형태를 구성하는 모듈과 교체 및 확장을 위한 모듈이 명확하게 구분되었다. 액티브 모듈을 교체하는 경우, 기본 모듈과 추가 모듈이 접합하는 부분을 자석과 포고 핀(Pogo Pin), PCB 기판 등을 활용하였다.
하지만 4개의 모듈로 구성된 해당 모듈 화 방식은 개인용 소셜 서비스 로봇에 적용하기에는 두 가지 한계를 지닌다. 첫 번째로, 개인용 소셜 서비스 로봇은 인간과 유사한 움직임을 바탕으로 비언어적 의사 소통이 가능해야 한다. 이를 위해, 로봇이 움직일 수 있 는 각각의 신체 부위를 기준으로 모듈의 구성이 세분화 될 필요가 있다.
액티브 모듈은 로봇의 기본형과 교체형에 따라 기본, 추가 모듈로 나뉘고 해당 모듈화 방안의 검증은 프로토타입의 제작을 통해 이루어졌다. 포고 핀과 자석을 사용함으로써 소셜 로봇이 제공하는 서비스에 적합한 형태로 쉽게 모듈을 교체할 수 있었으며, 모듈 단위로 로봇의 움직임을 제어할 수 있었다.

후속연구

개인용 소셜 서비스 로봇은 전문용 서비스 로봇과는 달리 불특정 다수를 대상으로 동일한 서비스를 제공하지 않기 때문이 다. 사용자 개인이 필요에 따라 쉽게 기능을 바꾸고 개 인적 취향을 로봇에 반영할 수 있도록 모듈의 원활한 교체 방법이 함께 마련되어야 할 것이다. 따라서 소셜 서비스 로봇의 사회적, 기능적인 측면에서 사용자의 다양성을 고려하고 쉽게 모듈을 교체 및 확장할 수 있는 모듈화 방법이 고안될 필요가 있다.
사용자는 패시브 모듈로 분류되는 스킨 모듈에 자신이 원하는 디자인을 추가하여 개인의 취향에 맞게 로봇을 사용 가능하다. 스킨 모듈의 교체와 관련한 내용은 차후 연구에서 자세히 다룰 예정이다.

참고문헌 (19)

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원문보기 상세보기
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상세보기
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https://www.shaperobotics.com/
Kim Sua, Oh. D. W. (2018). The Kinesics for emotional expression in the household social robot - Focus on the head movement of the robot, The Korean Society of Science & Art 35, 2018.9, 69-82

상세보기
https://www.ccpcontactprobes.com/pogo-pinconnectors
http://www.rapiro.com/

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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