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인간 친화적 로봇 상호작용을 위한 집사 로봇의 작업 관리 시스템
A Task Planning System of Steward Robot for Human-friendly Human-Robot Interaction 원문보기

한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부, 2007 Feb. 05, 2007년, pp.228 - 234  

김용휘 (한국과학기술원 전기및전자공학과) ,  이형욱 (한국과학기술원 전기및전자공학과) ,  김헌희 (인간친화복지로봇센터) ,  박광현 (한국과학기술원 전기및전자공학과) ,  변증남 (한국과학기술원 전기및전자공학과)

초록
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한국과학기술원 인간친화복지로봇 연구센터에서 개발 중인 ISH(Intelligent Sweet Home)는 다양한 서비스 로봇 및 인간-기계 인터페이스(HMI:Human-Machine Interface)를 통해서 노약자 및 장애인의 일상 생활을 도와 줄 수 있는 지능형 주거 공간이다. ISH에서는 홈네트워크를 통해 연결된 가전 기기 및 환경 정보 취득이 가능한 센서 장비, 그리고 지능형 침대, 휠체어, 이동 보조 로봇 등이 거주자가 독립 생활을 영위할 수 있도록 여러 가지 서비스를 제공한다. 하지만 노약자 및 장애인의 관점에서 서비스 양의 증가뿐만 아니라, 이를 쉽고 편하게 운용할 수 있는 서비스 질의 측면 또한 중요하게 고려하여야 한다. 이러한 이유 때문에, ISH에서는 집사 로봇(steward robot)의 개념을 도입하여 거주자와 복잡한 시스템의 효율적인 매개체로 사용하고 있다. 사용자의 편의를 추구하기 위한 공학적인 접근방법 중의 하나로, 본 논문에서는 집사 로봇의 작업 계획 기능에 대해서 설명하도록 한다. 작업 계획 시스템을 이용하여, 집사 로봇은 사용자의 상위 레벨 명령을 해석하여 각 로봇 또는 제어 가능 개체들을 제어하게 된다. 제안하는 시스템은 STRIPS(STanford Research Institute Problem Solver) 상태 표현 방법과 그래프계획(Graphplan) 방법에 기반하여 작업 계획을 수행한다. 또한 작업 계획 속도를 증가 시키기 위하여 공간 추상화(world abstraction)와 하위 목표 계획(subgoal planning)의 개념을 적용하였다. 그리고 ISH에서 정의된 시나리오를 이용한 상위 레벨 명령을 통해 제안된 시스템의 효용성을 검증하도록 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나, 하위 목표 계획법은 상호 의존하는 하위 목표를 잘못 세분화하여 계획하면, 원하는 작업 순서를 얻을 수 없는 단점을 가지고 있었다. 따라서, 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 최종 하위 목표간의 독립성과 의존성을 판단할 수 있는 방법을 사용하였다. 실험 결과로부터 하위 목표 계획법을 적용 시킬 경우, 계산 속도가 증가함을 보여주었다.
  • 본 논문에서는 기존의 작업 계획 시스템인 그래프계획의 성능 개선에 대하여 다루었다. 그래프계획의 성능 개선을 위하여 기존에 연구가 되었던 공간 추상화와 하위 목표 계획법을 수행하였다.

가설 설정

  • 외출 준비 작업은 ISH에서 대표적인 상위 단계 작업이다. 외출 준비 작업은 다음의 순서로 미리 정의할 수 있다: 1) 이동기가 지능형 침대로 이동한다, 2) 사용자는 침대에서 이동기로 이동한다, 3) 휠체어와 이동기가 도킹 장소로 이동한다,4) 이동기는 도킹 후, 사용자를 휠체어로 이동시킨다, 5) 가전 제품의 전원을 차단한다 6) 이동기는 원래 위치로 돌아간다(그림 7) .
  • 외출 준비 작업은 ISH에서 대표적인 상위 단계 작업이다. 외출 준비 작업은 다음의 순서로 미리 정의할 수 있다: 1) 이동기가 지능형 침대로 이동한다, 2) 사용자는 침대에서 이동기로 이동한다, 3) 휠체어와 이동기가 도킹 장소로 이동한다,4) 이동기는 도킹 후, 사용자를 휠체어로 이동시킨다, 5) 가전 제품의 전원을 차단한다 6) 이동기는 원래 위치로 돌아간다(그림 7) .
  • 외출 준비 작업은 ISH에서 대표적인 상위 단계 작업이다. 외출 준비 작업은 다음의 순서로 미리 정의할 수 있다: 1) 이동기가 지능형 침대로 이동한다, 2) 사용자는 침대에서 이동기로 이동한다, 3) 휠체어와 이동기가 도킹 장소로 이동한다,4) 이동기는 도킹 후, 사용자를 휠체어로 이동시킨다, 5) 가전 제품의 전원을 차단한다 6) 이동기는 원래 위치로 돌아간다(그림 7) .
  • ISH에서 로봇이 위치 가능한 장소는 그림 10과 같이 14개의 노드로 가정하였다. 하위 단계 작업 ‘이동’은 앞에서 살펴보았듯이 그림 10의 지도의 14개의 위치 노드를 모두 필요로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
그래프계획이란? 그래프계획은 계획 그래프 분석(planning graph analysis)를 기반으로 작업 순서를 찾는 방법이다. 계획 그래프에는 상태 변화 분석과 제약 조건(constraint)이 있어 작업 순서 탐색의 양을 크게 줄일 수 있다.
ISH는 노약자와 장애인의 독립적인 생활을 돕기 위해 무엇이 포함되어있는가? 국내에서도 스마트 홈에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있는데, 한국과학기술원 인간친화 복지 로봇시스템 연구센터의 지능형 주거공간 ISH가 대표적이다[4][5]. ISH는 노약자와 장애인의 독립적인 생활을 돕기 위해 지능형 침대, 지능형 휠체어, 이동기(robotic hoist), 손 동작 기반 인터페이스, 건강 모니터링 장치를 포함하고 있다(그림 1).
STRIPS 표현에는 무엇이 있는가? 1) 인스턴스( I : Instance), 2) 술어( P : Predicate), 3) 연산자(O : Operator), 4) 초기 상태 집합(S : Initial state set), 5) 목표 상태 집합(G : Goal state set)
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