일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.4.28

GW 스페셜 2022
스팟(Spot)이 손바닥만한 크기로
페토이 비틀(‘Petoi Bittle)’을 직접 조립해보았다

미국 보스턴다이내믹스(Boston Dynamics)의 4족 보행 로봇 스팟(Spot)을 쏙 빼 닮았다---. 이것이 미국 페토이(Petoi)의 견형 로봇 ‘페토이 비틀’을 인터넷에서 봤을 때의 나의 첫 느낌이다. 스팟과 비슷한 배색과 형상을 하고 있으며 머리를 제외한 사진 속 모습은 스팟의 외관과 많이 닮아있었다.

크게 다른 것은 사이즈이다. 스팟의 전체 길이는 1,100mm로 실제 개와 비슷한 사이즈인데 반해, 비틀은 전체 길이가 200mm의 손바닥 만한 크기로 손쉽게 다룰 수 있다는 것이 특징이다. 구입하고 싶어하던 중 크라우드펀딩 사이트를 발견한 나는 3만엔 정도에 본체를 구입할 수 있는 지원 플랜을 선택했다. 그리고 2021년 가을, 비틀이 우리집에 왔다.

하지만 부품부터 조립해야 하고, 인터넷에 공개된 일본어 매뉴얼을 보니 설정도 나름 복잡해 보였기에 ‘언젠가 시간 나면 작동시켜봐야지’라고 생각하고 방치하고 있었다.

닛케이크로스텍(Nikkei X-TECH)으로부터 골든위크용 기사를 써 달라는 의뢰를 받은 나는 ‘조금 다른 느낌의 테마가 없을까?’라고 생각하던 중 비틀이 떠올랐다. 좋은 기회이기에 이번에 이 소형 견형 로봇을 가지고 놀아보기로 했다.

패키지 상자를 열어보니 몸체와 다리 부품들이 즐비했다. 오렌지색 상자 안에는 많은 소형 서보 기구들 들어 있었다. 총 10개 중 1개는 예비용으로, 실제로 사용하는 것은 9개. 목에 1개, 각 다리에 2개씩이었다.

-- 허벅지의 스프링 장착에 크게 고전--
즉시 조립에 들어갔다. 처음에 조립한 것은 4족의 허벅지 부분. 매뉴얼의 웹 페이지에는 다리 조립을 설명하는 문장은 없었고, 조립 절차는 첨부된 동영상으로 확인하도록 되어 있었다.

다리를 구성하는 부품에 서보암을 끼워 허벅지 형태로 만들어 나갔다. 서보암은 앞∙뒷면이 있어 잘못 조립하면 다시 고치기 힘들 것 같아 동영상으로 여러 번 확인하면서 조심스럽게 조립해나갔다.

마지막으로 스프링을 끼워 넣으면 허벅지는 완성이었다. 하지만 이 스프링이 딱딱해서 좀처럼 들어가지 않았다. 동영상에서는 쉽게 끼워 넣을 수 있는 것처럼 보였지만 아무리 스프링을 작게 해도 틈이 좁아 들어갈 것 같지는 않았다. ‘설계 미스가 아닐까?’라는 생각마저 들었다.

결국, 일자 드라이버로 스프링을 힘껏 눌러 겨우 넣을 수 있었다. 이런 작업을 다리 한 개당 2곳씩 모두 8곳이나 해야 했기에 이 작업에만 한 시간 가까이 걸렸다. 스프링을 밀어 넣었던 왼손 엄지손가락의 통증은 며칠간 가시지 않았다.

이 스프링은 서보의 축을 끼워 넣는 서보암을 누르는 형태로 되어 있었다. 다리에 무리한 힘이 가해졌을 때 이 스프링이 충격을 흡수해 파손을 막는 구조인 것 같다.
 
다음이 서보의 조립이었다. 먼저 목에 서보를 나사로 고정했다. 그런데 플라스틱 부품에 미리 뚫려 있던 구멍이 작았는지 나사를 무리하게 돌리려다 나사 구멍이 찌그러져버렸다. 다행히 나사는 여분으로 들어있었기 때문에 송곳으로 구멍을 조금 더 벌리고 새로운 나사를 조심스럽게 돌렸다.

몸통의 고관절 해당하는 부분에도 4개의 서보를 나사로 고정했다. 각각의 정강이 부분에 서보를 나사로 고정. 서보의 커넥터는 몸체 안쪽으로 통과시켜놓았다.

그리고 이 커넥터를 보드의 정해진 위치에 접속시켰다. 보드를 몸체에 나사로 고정함으로써 조립은 일단 끝났다. 이 보드에는 소형 컴퓨터 ‘아두이노 우노(Arduino UNO)’기능이 내장되어 있고, 내장된 아두이노 우노를 사용하는 대신 소형 컴퓨터 ‘라즈베리파이(RaspberryPi)’를 접속해 제어할 수도 있다고 한다.

-- 컴퓨터로 프로그램을 보낸다 --
다음 단계는 소프트웨어 설정이었다. 먼저 ‘아두이노 IDE’라는 툴을 다운로드 받아 PC에 설치했다. 그리고 매뉴얼의 지시에 따라 필요한 라이브러리를 인스톨해나갔다.

비틀을 움직이기 위한 ‘OpenCat’이라고 하는 소프트웨어도 GitHub에서 다운로드 했다. 견형 로봇인데 왜 캣인지 궁금해 찾아보니 원래 비틀의 전신인 고양이형 로봇 니블(Nyble)을 위해 개발된 소프트웨어라고 한다.

컴퓨터 준비를 끝내고 비틀과 접속해보았다. 비틀의 보드에 USB형 동글을 장착해 부속 USB 케이블로 PC와 연결했다. 참고로, 이 케이블은 배터리의 충전 케이블로도 사용한다.

이 상태에서 PC측의 아두이노 IDE를 열자, 비틀과의 접속은 ‘COM3’라고 하는 이름의 시리얼 포토로서 인식되었다. 이 상태까지 오게 되면 아두이노 IDE에 내장된 ‘시리얼 모니터’라는 툴로 비틀과 정보 교환이 가능하게 된다.

먼저 OpenCat의 ‘Write Instinct.ino’라는 프로그램을 로딩해 메뉴의 ‘마이컴보드에 저장’라는 항목을 선택해서 비틀의 보드에 저장한 다음, 시리얼 모니터를 열어 몇 가지 질문에 대해 ‘Y’를 입력했다. 그 다음 ‘OpenCat.ino’라고 하는 프로그램을 로딩하고, 마찬가지로 비틀에 전송했다. 이것으로 비틀을 가동시킬 준비가 완료되어 USB형 동글은 일단 떼어냈다.

미리 충전해 놓은 배터리의 커넥터를 보드에 연결하고 배터리를 몸체 아래에 장착했다. 배터리의 버튼을 길게 누르자 비틀의 전원이 켜졌다. 전원이 켜진 비틀은 부속 카드형 적외선 리모컨으로 조작할 수 있다.

드디어 다리 장착 단계. 먼저 리모컨의 EQ 버튼을 누르자 서보의 축이 표준 위치로 가지런히 놓여졌다. 서보의 축을 회전시키지 않도록 주의하면서 허벅지를 몸체와 가능한 한 직각이 되도록 장착, 정강이는 허벅지와 되도록 직각이 되도록 장착했다. 올바르게 장착되었다는 것을 확인하고 비스로 고정했다.

마지막으로 각각의 다리에 커버를 부착하고 몸체 커버에 꼬리를 붙여 보드 위에 장착했다. 이것으로 비틀이 완성되었다.

전원을 켜면 리모컨으로 조작이 가능. 앞이나 뒤로 걷게 하거나, 오른쪽이나 왼쪽으로 방향을 바꾸는 것도 가능하다. 앉거나 엎드리는 자세를 취하게 할 수도 있다.

좀 더 복잡한 움직임도 리모컨 버튼으로 가능하다. 한 다리를 들어 인사를 시키거나, 한쪽 다리를 들어 오줌을 누게 하거나, 팔 굽혀 펴기를 하는 등 다양한 동작을 즐길 수 있다.

또한 자이로의 온〮오프도 리모컨으로 전환할 수 있다. 자이로를 켜두면 몸체가 뒤집혔을 때 그 상태를 인식하고 다리를 등쪽으로 돌려 땅을 차고 스스로 일어날 수 있다.

하지만 동작이 좀 불안정하고 덜그럭 소리가 났다. 정확한 교정을 하지 않은 것이 원인이었다. 4족 중 선 상태에서 지면에 접해 있는 것은 세 개로, 한 개가 조금 떠 있다.

이에 마지막 마무리로 교정을 실시했다. PC와 접속해 Arduino IDE의 시리얼 모니터를 통해 서보의 축의 각도를 미세하게 조정해나갔다. 키트에는 다리가 제대로 직각으로 되어 있는지 확인하기 위한 L자형 지그도 들어 있어 이 지그를 대고 제대로 각도가 맞는지 확인했다. 정확한 각도로 조정하고 설정을 입력했다.

그 결과 움직임이 정확해졌고 몰라보게 안정되었다. 특히 보행 시의 안정감이 상당히 높아졌다. 한편, 뛰어넘는 동작에서는 뒤집히는 경우가 늘었다. 이러한 동작은 각도에 어느 정도의 편차가 있는 편이 안정적일 수 있을 것 같다.

리모컨으로 비틀을 조작하고 있으면 정말 살아있는 것 같은 느낌이 들었다. 사무실에서 움직이게 하고 있으면 흥미를 가진 사람들이 관심을 보였다. 동물형 로봇은 뭔가 사람의 마음을 움직이는 것이 있는 것 같다.

-- 비주얼 프로그래밍을 통한 제어에 도전 --
어느 정도 비틀을 가지고 놀 수 있게 되긴 했지만, 비틀의 가장 큰 특징은 동작을 프로그래밍할 수 있다는 것이기에 뭔가 시도해 보고 싶다는 생각이 들었다.

하지만 실제 프로그램을 살펴보면 움직임이 숫자 나열로 표시되어있어 이것을 단기간에 하나부터 입력하는 것은 힘들다. 그래서 웹 상에서 비주얼 프로그래밍을 할 수 있는 코드크래프트(Codecraft)라는 툴을 시도해 보기로 했다.

코드크래프트 웹사이트에 접속해 ‘비틀’을 선택하면 비주얼 프로그래밍을 위한 블록을 두는 화면이 나타난다. 지시에 따라 소프트웨어를 설치하면 USB를 통해 비틀에 접근할 수 있게 된다.

시험 삼아 인사 동작을 블록으로 지정해 비틀에 전송해 실행해 보았더니, 이상한 움직임을 하고는 뒤집히고 말았다. 아무래도 기본이 되는 움직임 설정이 OpenCat과는 다른 것 같았다. 그렇다면 다리가 아닌 목의 서보를 움직여 보려고 했지만, 코드크래프드가 대응하는 것은 다리의 서보뿐으로 목의 서보를 선택할 수 없었다.

그래서 서보의 동작은 포기하고 비틀 보드 위의 LED를 켜보기로 했다. LED 색상을 0.2초마다 빨강과 파랑으로 번갈아 바꾸는 프로그램을 블록으로 작성해 비틀로 전송했다.

움직여 보니 기대했던 대로 동작되었다. 리모콘으로 조작할 수 있는 원래의 비틀로 되돌리려면 다시 OpenCat를 덮어쓰면 된다.

비틀의 잠재력을 생각해보면 여러 가지 일들을 조작할 수 있을 것 같다. 기회를 봐서 다시 플레이 해보고 싶다고 생각한다.

 -- 끝 --

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