(The 24 th Korea Internet Conference): Track C.VR/AR, Fin Tech, Smart Things URC and IoRT (Ubiquitous Robotic Companion and Internet of Robotic Things) 김창환치매DTC융합연구단 / 로봇연구단한국과학기술연구원 2016.06.20
목차 URC 정의및개념 URC 핵심기술 URC 로봇종류 해외로봇현황 URC 로봇시범사업 URC 로봇개발시사점 사물인터넷정의 IoT 응용사례 IoT and Robotics Three Classes of Edge Devices IoT and Robotics 응용 IoT 와로봇기술의공유및융합 2
국내로봇산업의진화 1980년대 1990년대 2000년대 산업용로봇 응용전환기 서비스로봇 2010 년대로봇시장성장시도 산업용로봇시장성장 산업용로봇시장성숙 지능형서비스로봇시장형성 제조 / 서비스 / 의료등로봇시장성장중 3 자동차, 전자산업등노동집약적대량생산 로봇의생산현장투입 산업용로봇시장의정체 새로운분야의로봇연구진전 생활환경변화, 고령화사회진전, ICT 기술발전 신규서비스로봇시장형성가능성타진 제조생산성제고, 사람과의협업, 고령화, 사회성지원, 전문서비스 제조 / 전문 / 개인 / 공공로봇시장확대시도
IT 839 전략 ( 참여정부정보통신부 ) 8 대신규서비스 3 대인프라 9 대신성장동력 WiBro( 휴대인터넷 ) DMB( 위성 / 지상파 ) 홈네트워크서비스 텔레매틱스서비스 RFID 활용서비스 W-CDMA 서비스 DTV 방송서비스 인터넷전화 (VoIP) 광대역통합망 (BcN) u- 센서네트워크 (USN) 차세대인터넷 주소체계 (IPv6) 이동통신기기 디지털 TV 홈네트워크기기 IT SoC 차세대 PC 임베디드 S/W 디지털콘텐츠 텔레매틱스기기 지능형로봇 4
URC 정의 언제어디서나나와함께하며나에게필요한서비스를제공하는로봇 로봇에네트워크를활용하여응용서비스를확장하고, 모든기능을자체적으로가짐으로써안게되는기술적인제약성이나비용상의문제를네트워크를통해기능을분담하는것 5
URC 개념 Sensing Processing Action Conventional Robot 6
URC 인프라시스템 Ubiquitous Sensor Network Sensing Software Robot Network Communication System Sensing Processing Processing Action 7 High Performance Distributed Servers Hardware Robot
URC 핵심기술 - 1/2 URC 인프라시스템기술 URC 네트워크및프로토콜 : 실시간서비스및 Connectivity 보장을위한유무선네트워크설계, 구현기술을포괄 URC 서버 : 로봇기본기능인음성인식 / 합성, 영상인식, 상황인식등에대한프로세싱기능을담당하고로봇서비스와연계하여원격제어명령을로봇에내려주는역할 URC 서버구성 8
URC 핵심기술 -2/2 URC 로봇소프트웨어컴포넌트 인간 / 로봇상호작용기술 : 사용자의음성을인식, 정보를음성합성을통해전달, 카메라를통해사용자인식, 표정 / 제스쳐를인식하여반응 URC 로봇의스마트액션기술 : URC의물리적행동을실현하기위한지능형주행기술과지능형조작기술로나눔 인간 / 로봇상호작용기술 URC 서버구성 9
URC 로봇종류 : 가정용 가정용 URC 로봇 아이로비큐 ( 유진로봇 ) 네토로 ( 한울로보틱스 ) 큐보 ( 이지 / 아이오 ) 제니보 ( 다사테크 ) 외형 높이 45cm 30cm 23.8cm 19.2cm 무게 7kg 15kg 1.2kg 1.1kg 주요서비스 - 뉴스, 날씨, 요리휴대폰, 홈모니터링, 일정관리 - 구연동화, 단어학습 - 노래방, 음악스트리밍, 사진찍기 - 청소, 자율충전 - 뉴스, 날씨정보 - 뉴스, 날씨, 요리휴대폰, 홈모니터링, 일정관리 - 구연동화, 단어학습 - 음악연주 10
URC 로봇종류 : 공공용 공공용 URC 로봇 외형 (imaro-psr1) 다사테크 ( 삼성전자 ) PGR( 로보테크 ) (imaro-psr2) 높이 150cm 150cm, 사인보드포함 (190cm) 150cm 무게 90kg 95kg 90kg 주요서비스 - 자율안내 / 홍보, 기관업무 / 위치정보, 운항정보 ( 항공철도 ), 연계교통 ( 관광 ) 정보 - 날씨, 뉴스 - 동요, 율동, 운세정보, 사진찍기 인천공항 송도 U 시티 11
네트워크기반휴머노이드로봇개발 (2004~2010, KIST) 휴머노이드시스템 서버시스템... 통합관리및모니터링 네트워크를통한지능부여 서버 12
네트워크기반휴머노이드로봇개발 : 연구결과 주요핵심개발기술 작업지식모델링및환경인식 실시간작업경로계획및동작생성 전신제어기반이동 - 조작작업지능 미들웨어기반작업계획 양팔협조 / 협력제어 자율이동 네트워크기반휴머노이드플랫폼 모듈형양팔로봇 13
당시해외로봇현황 동경대가사도우미로봇 (2008) 미국자율주행차량 / 빅독 쟁반옮기기 ( 의자등받이위 ) 옷집어들기 DARPA U-Challenge (2008) Big Dog (2006) DLR( 독일 ) 휴머노이드로봇 밀대잡기 / 한손밀기의자밀기 14 밀대두손잡기 / 밀기
URC 로봇시범서비스 (2006.10~2007.01) 15
URC 로봇시범사업설문결과 16
URC 로봇개발의시사점 URC 로봇활성화미흡이유 (2007년방송통신위원회국회보고자료 ) o 전반적으로기술성숙이미흡 : 한계극복 (breakthrough) 기술확보미흡 o 서비스발굴제한, 가격대비로봇성능부족 o 중소벤처기업중심의산업구조로자체성장역량부족 1기시범사업이후, 2기사업수행안함 활성화미흡이기술 / 시장 / 역량부족만이유인가? 2008 년이후에도활성화되지못함 Why? URC 로봇서비스대부분이네트워크기반정보서비스 2008 년 i-phone 3G 국내출시 - 정보접근이 URC 로봇보다훨씬간단하고쉽다. - 다양한앱을통한 - 맞춤형정보 17
향후개인서비스로봇의개발방향 기존개인스마트기기의역할 + Mobility 고도화 로봇기동성및인공지능기반의행동, 정보, 감정등의 HRI 기능고도화 가정용소셜로봇, JIBO 셀카드론 (lyli) 감정표현 / 행동가능한로봇, 페퍼 18
사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 목표 - 인간의개입없이, 인터넷으로연결된사물들이각자알아서커뮤니케이션하는환경을만드는것. 핵심 - 인간을둘러싼사물들이서로연결되면서인간에게새로운편의혹은가치를부여하는것. IoT (Internet of Things) 구현을위한핵심기술 - 각종센서를이용한환경정보와사용자이용패턴을습득하고, 이를바탕으로스스로움직이는기술을확보하는것. 19
IoT? 생활속사물들을유무선네트워크로연결해서새로운 UX 를제공하는가전제품, 스마트폰, 자동차, 공장및빌딩등다양한사물과 Contents 가연동해서 Wearable Device, Healthcare, Smart Car, Smart Home, 공장자동화와 Energy 등다양한분야에접목 WSN Wireless sensor network composed of sensor, wireless PAN and internet M2M Machine to machine communication cf) H2H, H2M IoT IoE Internet of things. Not only computer and phone, but also other machines are connected to internet Internet o Robotic(Intelligent) Things Internet of everything. Everything is connected to internet 20
IoT 응용분야 21
IoT 주요구성기술 - Sensor - 가속도센서, 터치센서, 압력센서, 생체신호센서및각종환경센서 센서시스템 (Sensor System) 보안시스템 - Communication SoC (LTE, WiFi, BT, ZigBee, NFC) - 정보를전달하고기기를컨트롤하기위해필요한유무선통신관련디바이스 IoT (Internet of Things) 통신시스템 (Communication System) 인터페이스시스템 (Interface System) - MCU - 센싱된정보처리프로세서 - 빅데이터등의처리프로세서 - Monitoring, Location, Middle ware, Social network, Process management, etc.. 22
Technology Reach IoT Road Map IoT roadmap Cost reduction leading to diffusion into 2 nd wave of applications Miniaturization, powerefficient electronics, and available spectrum Ability of devices located indoors to receive geolocation signals Locating people and everyday objects Software agents and advanced sensor fusion Teleoperation and telepresence: Ability to monitor and control distant objects Demand for expedited logistics RDIF tags for facilitating routing, inventorying, and loss prevention Surveillance, security, healthcare, transport, food safety, document management Source : SRI Consulting Business Intelligence 23 2000 2010 2020 Time
IoT Apps.: Wearable Devices Band and Watch Nike Fuel band Nike Watch Nike running shoes and smart phone Samsung Galaxy Gear fit SONY smart band 사용자상황이해도움 : 생체상태, 기분, 행동량등 ( 개인서비스 / 헬스케어용 ) 로봇의행동계획에도움 24
IoT Apps.: Smart Home Smart Lighting Philips Hue GE LED Lighting Lutron Pico LED Lighting Smart Home Hub 역할 25 Lively: 건강상태체크, 약복용체크 K7 F-digital Grohe: 물이나오는양과온도, 속도를조정 LED 의색상으로물의온도파악
IoT and Robotics 26 출처 : http://www.reuters.com/article/ny-abi-research-idusnbw115973a+100+bsw201409...
Robotics, Automation and Intelligent Sys. Automation Sense Act Robotics Sense Think Act Mobile Communication Communicate Collaborate Intelligent Systems Smart Devices 27 Sense Think Communicate Collaborate Act Autonomy Mobility Sense Think Communicate Collaborate Act 자료출처 : ABI Research - The Internet of Things and Robotics (https://www.youtube.com/watch?v=qsd5ywqkwl8)
Three Classes of Edge Devices IoT edge nodes can be classified based on their level of support for sensing, communication, processing and actuation. Edge Devices Wired/Wireless LAN Hubs/Gateways Wired/Wireless WAN Cloud Based Processing S C Thin Devices Applications/Actions S P C C P C C P Intelligent Devices Data Analytics S P A C Actuated Devices 28 S Static Actuation/Dynamic Actuation Movement/Mobility/Manipulation/Intelligence Robotic Devices C P Sensing Communication Processing Actuation 자료출처 : ABI Research - The Internet of Things and Robotics (https://www.youtube.com/watch?v=qsd5ywqkwl8) A
Three Classes of Edge Devices Thin Devices Deliver a minimum of sensing and communication Computational work takes place on distance services Devices programmability is limited or non-existent Intelligent Devices Also provide for a level of intelligence in term of processing Can be reprogrammable and can even exhibit varying levels of autonomy Most serious computational occurs on remote servers. Actuated Devices Subsumes the functionality of thin and intelligent Devices Adds some degree of actuation. In some senses they are robotic. icampro (Amaryllo) 29 자료출처 : ABI Research - The Internet of Things and Robotics (https://www.youtube.com/watch?v=qsd5ywqkwl8)
Robotics & IOT: Connection 정소로봇 + 스마트기기연동 30
Robotics & IOT: Smart Factory KUKA( 독일 ) - MS 협업 캐나다자동차공장 259 조립라인상의기기 (6000 여기 ) 를네트워크로연동 기기에탑재된센서를통한 Big Data 생성 새로운다양한공정을빠른시간내에적용 : 다양한차량옵션에적용가능 고장원인분석에활용하여수리시간단축 31
Robotics & IOT: Autonomous Navigation Intelligent Transportation System 자율주행차량 32
Robotics & IOT: 농업분야 K-farm (KIST 강릉분원소재 ) - 식물특성자동분석시스템 - 식물생육전과정을영상기반자동분석시스템을통해분석 / 관리 - 센서 / 비파괴스펙트럼분석시스템과연계 u-farm 작물생산관리시스템과연계 기후변화대응신작물개발연구에필요한농생명 R&D 기반확표 ( 표현체학연구 ) 33
Increasing Robot Mobility and Manipulability bi-pedal (2016, Shaft, google) Atlas (2016, Boston Dyn., google) Hubo in DRC (2015, KAIST) ML based grasping (2016, google) 로봇의기동성, 조작성고도화지속적으로진행 로봇기술만으로요구되는고난이도작업은여전히미흡 34
로봇에요구되는대표적작업사례 로봇청소기를사용하기위해먼저정리를해야한다!!! 로봇청소를위해정리정돈이선행 정리정돈을위한로봇기술개발필요 35
개인서비스로봇의 IoT 응용예시 -1/2 - 안방은어디에? - 책상은또어디? - 휴대폰도찾아야돼!!! - 주인님께되돌아갈길은? - 거실은? 주인님은?... 쩝 로봇미션 ( 거실의사용자가로봇에게지시 ): - 사용자 : 안방에책상위에있는휴대폰을가져와? 36 사진출처 : Care-O-bot 4, 프라운호퍼 현재의접근방법 : 작업계획의모든세부테스크를로봇이수행 안방과그안의책상찾기 책상위의여러물건중휴대폰찾기 다시, 거실찾기 거실의사용자찾기 서비스수행시간이너무길다. 정확한실내지도및주요 object 위치정보입력필요 또다른노력요구
개인서비스로봇의 IoT 응용예시 -2/2 로봇미션 ( 거실의사용자가로봇에게지시 ): - 사용자 : 안방에책상위에있는휴대폰을가져와? IoT 이용접근방법 - 자체위치를인식하여로봇에알려주는센서개발 - 센서가휴대폰및사용자에부착혹은내장되어있다면, 로봇과휴대폰의상대위치에따라로봇이직접휴대폰위치로이동 복귀주행 path 또한문제없음. 즉, 단순 p2p 이동문제로간략화 향후 IoT 센서는정확도뿐아니라 [ 센싱 + 기본인식 ] 기술의고도화가예상 로봇서비스고도화에필수기술 37
IoT 와로봇기술의공유및융합 상황인식 Localization Manipulation 통신시스템 센서시스템 IoT (Internet of Things) 인터페이스시스템 Object recognition Face recognition Voice recognition Locomotion Grasping.. Dialog interface 센서정보의상호이용, 교환뿐아니라인식등의기술공유가능 38 사진출처 : Care-O-bot 4, 프라운호퍼
Robots as Nexuses of Interaction and Control Face, Speech Recog. Natural Language Processing etc. 무엇을도와줄까요? 화장실이어디야? Cloud Based / Distributed Processing 저를따라오세요? Robot as Gateways: - 클라우드컴퓨팅 ( 인공지능 ), 다양한 IoT Item 을연결하고작업을실행하는 Gateway 중심 Sensor Fusion and Data Preprocessing: - 로봇뿐아니라로컬센서간의보다고도화된데이터처리기술융합 Robot as Social, Human-Machine Interfaces: - Seamless HRI 을위한로봇과 IoT 간의최적화 39 사진출처 : Care-O-bot 4, 프라운호퍼 자료출처 : ABI Research - The Internet of Things and Robotics (https://www.youtube.com/watch?v=qsd5ywqkwl8)
AI IoT 4 차산업혁명 감사합니다. 40 사진출처 : 로보티즈
참조자료 김현, 조영조, 오상록 (2006). URC(Ubiquitous Robotic Companion): 네트워크기반서비스로봇, 정보과학회지, 24(3), 5-11. 방송통신위원회국회관련주요정책자료, URC 로봇관련, 2007-11-20 Flavio Bonomi et al., The Smart and Connected Vehicle and IoT, WSTS 2013 RF / Analog 회로워크샵발표자료, IOT Connectivity 의현황및발전방향, RadioPulse Inc., 왕성호,2014 IOT (internet of things) 구현을위한스마트센서기술개발동향 SENSOR Platform?, 기술경영경제학회, 이석, 2014 ABI Research - The Internet of Things and Robotics (https://www.youtube.com/watch?v=qsd5ywqkwl8) http://www.microsoft.com/en-us/server-cloud/customer-stories/kuka-robotics.aspx 41