일본산업뉴스요약

미래를 창조한다 (동경대학 정보이공학게 이시가와 교수)
로봇의 고속성을 더욱 높인다
감각∙처리∙운동의 모든 요소

-- 성능 최대치로 --
지능 로봇은 기본적으로 세가지 요소로 구성되어 있다. 첫 번째 요소는 감각 계통으로, 로봇은 감각 센서, 촉각 및 역 감각 센서, 각도 센서 등이 있어 자신 혹은 외부의 상태를 센싱하는 것이 요구되고 있다. 두 번째 요소는 처리 계통이며 계층형 병렬 분산 처리를 실행하는 컴퓨터로서, 고속 처리를 해야 할 필요가 있다. 세 번째 요소는 운동 계통이며 고속 운동을 하기 위한 작동 장치이다. 이 세 가지 요소 및 로봇이 다루는 대상은, 물리현상으로 규정되는 동역학을 가지며 동작하는 주파수 대역에 상한이 존재한다. 이 세 가지 요소를 조합하여 지능 로봇으로서 센서 피드백 계통을 구성할 경우, 시스템으로서의 동역학은 요소 중에서 가장 성능이 낮은 것에 따라 규정되는 것이 된다.

이러한 이유에서 시스템 성능을 최대한으로 끌어 내기 위해서는, 대상 동역학을 보충하는 영역으로 세 가지 요소의 동역학을 가능한 한 일치 시키는 것이 중요해진다. 필자는 이러한 시스템 설계사상을 동역학 정합이라고 부르고 있다. 대다수의 경우 대상 동역학에 대해 감각계, 처리계, 운동계 모든 요소의 고속화가 필요하다는 것을 의미하고, 입수한 요소로 로봇을 만든다고 하는 생각에서 탈피할 필요가 있다.

예를 들어, 감각계로 시각 센서를 매초 30 프레임에서 매초 1000 프레임으로 고속화하여 운동계에서 서보모터를 고속화하기 위한 전류 특성을 개선하여 모든 것이 1미리초 명령으로 동작하도록 설계한다면, 1미리 초로 동작 가능한 고속 지능 로봇을 개발할 수 있다.

-- 지능 로봇으로 부활 --
지능 로봇의 고도화에는 이 외에도 다양한 과제가 있다. 예를 들어 병렬처리계와 네트워크 상의 실시간, 각종 통신 병목현상의 해소 혹은 보상, 구동장치 계통에 배선 경량화 혹은 고속동작과의 비간섭화 등, 과제는 산적해 있다. 이 과제들을 해결하는 것으로 인해 100% 타격 가능한 배팅 로봇, 인간에게 100% 승리하는 가위바위보 로봇, 비쥬얼 피드백을 도입한 고속 직립보행 로봇 등이 보다 더 좋은 성능으로 만들어 낼 수 있다. 또한, 자율주행과 드론 등의 제어에 있어서도 고속 비쥬얼 피드백의 도입이 기대되고 있다.

지능 로봇의 고속화는 생산공정의 고속화, 고기능화로 연결되고, 공장의 입지조건과 제품 비용에 영향을 주어, 공동화한 제품을 일본에서 부활시키는 것이 가능하다고 기대할 수 있다.

  -- 끝 --