쉘리 로봇
지난 3월 시카고에서 개최된 2018 인간로봇 상호작용(Human-Robot-Interaction; HRI) 학회에서 ‘일대다 상호작용 거북이 로봇 쉘리(SHELLY’)가 학생 디자인 경쟁(Student Design Competition) 부문 1위를 차지했다. 로봇이 얼마나 창의적으로 사람들과 상호작용하고 실제 사회에서 어떤 임무를 수행할 수 있는지에 대해 평가하는 디자인 경쟁 부문에서, 본교 전기정보공학부 장선호, 기계항공공학부 도원경, 이수민, 최장호 학생과 KAIST 기계공학부 구현진 학생으로 구성된 팀은 아이들과 로봇 사이에서 빈번히 발생하는 로봇 학대에 주목하였다. 팀이 그 해결책으로 제시한 쉘리는 학회에서 큰 주목을 받았으며 이후 과학기술 전문 매체인 ‘IEEE 스펙트럼’에도 그 내용이 게재되었다.
과학 기술에 대한 관심에서 시작된 인연
사실 쉘리의 개발은 HRI 학회의 출품을 목표로 한 것이 아니었다. 작년 9월 네이버 랩스 인턴 프로그램에서 한 팀으로 만난 팀원들은 ‘아이들과 놀아주는 로봇’ 기획을 첫 번째 과제로 마주했다. 사용자가 어린이인 로봇이라는 점에 대해 고민하다 보니 아이들의 로봇 학대가 실제로 로봇 상용화에 문제가 된다는 점을 알게 되었다. 이들은 ‘아이들과 놀아주는 동시에 로봇 학대 억제 기능도 탑재한 로봇’으로 과제 주제를 조금 더 구체적으로 설정했다. 공교롭게도 이 과정에서 MIT Media Lab의 박혜원 교수에게 자문을 요청한 것이 계기가 되어 HRI 학회를 알게 되었고 고민을 거듭한 끝에 쉘리를 구현하여 출품과 수상의 영광까지 거머쥘 수 있었다. 서로를 모르던 타인들이 과학 기술이라는 공통된 관심사를 중심으로 모여 로봇이 우리의 일상 속으로 한 발짝 더 다가올 수 있도록 기여한 셈이다.
왼쪽부터 장선호, 도원경, 최장호, 이수민 학생
세상에 없던 로봇, SHELLY
쉘리는 사용자가 등껍질을 두드리는 세기와 속도에 따라 등껍질의 색, 얼굴 표정, 껍질 속으로 머리와 다리를 숨기는 등의 행동을 달리 반응하는 메커니즘으로 사용자와 상호작용한다. 여느 로봇 제작의 ‘기획, 설계, 제작’ 과정과 같이 쉘리팀도 이 과정을 거쳐 위의 메커니즘을 구현할 수 있었다. 하지만 당시 주제와 관련하여 진행된 선행 연구가 전 세계에 3개일 정도로 불모지였기 때문에 연구는 시작부터 그다지 순탄치 않았다. 팀원들은 선행연구에 대한 분석은 물론 아동의 동물 학대 행동에 대한 심리학, 정신분석학 논문을 통해 아이들의 로봇 학대 이유를 ‘호기심, 동조, 즐거움’으로 분석하였다. 이에 기본적으로 아이들에게 친숙한 거북이라는 형상과 넓은 등껍질, 자극을 주었을 때 등껍질 속으로 숨는 실제 거북이의 행동 등은 아이들과 상호작용하기에 적절하다 판단하였고, 이렇게 기획 단계는 일단락되었다.
난관은 설계와 제작 단계에서도 등장했다. 총 두 개의 프로토타입을 만들어 내는 과정에서 첫 번째 난관은 거북이 등껍질을 제작하는 것이었다. 축구공과 달리 완벽한 구를 이루지 않는 거북이 등껍질은 각 조각의 형태가 모두 달라서 조각들이 만나는 꼭짓점마다 그 각도를 일일이 계산하여 설계해야 했다. 두 번째 난관은 ‘거북이 등껍질 속’이라는 한정된 공간에 거북이의 머리와 다리를 포함한 기계와 전기 설비 모두를 넣는 것이 주요 안건이었다. 기획한 로봇의 메커니즘 구현을 위해선 사용자의 행동을 인지할 총 52개의 선세, 등껍질에 부착되어 있는 LED, 각종 전선, 모터 등 설비들이 빈 공간 없이 배치되어야 했다. 또한 전력을 상대적으로 많이 소모하는 센서와 LED가 많은 설비의 특성상 손바닥만 한 크기의 배터리가 4개나 필요했다. 상당한 양의 설비였지만 서로가 열심히 머리를 맞댄 끝에 팀은 보다 개선된 디자인과 성능의 두 번째 프로토타입을 제작할 수 있었다.
SHELLY, 그 이후
SHELLY를 제작하기 위해 보냈던 4개월의 시간은 팀원들 개인에게 꽤 큰 영향을 미쳤다. 상호작용 로봇 분야는 모두 처음 접해봤기에 그 기획과 실행 단계에서 배운 것이 많다. 관심을 갖고 있던 로봇 분야의 실무가 어떤지 경험할 수 있었고, 자신들이 막연하게 갖고 있던 분야에 대한 관심을 조금 더 구체화할 수 있는 계기가 되었다. 참여 학생들은 자율주행 자동차, 제어, 로봇 인터페이스, 매니퓰레이터 등 모두 제각기 다른 분야로 진학하여 로봇 분야에서의 연구를 이어나갈 생각이다. 학부생 신분으로도 세상에 없던 로봇을 우리의 일상으로 제안한 그들이 앞으로 소개할 새로운 로봇의 세계가 기대된다.
홍보팀 학생기자
송미정(건축학과 13)