Robo-Perception #4 – Robohub

출처: OpenAI의 DALL·E 2 메시지와 함께 “커피숍에서 노트북으로 뉴스를 읽는 로봇의 초현실적 이미지”

격주로 제공되는 로봇공학 뉴스 업데이트인 Robo-Insight의 네 번째 버전에 오신 것을 환영합니다! 이 게시물에서 우리는 현장의 다양한 새로운 발전을 공유하고 모바일 애플리케이션, 청소, 수중 채굴, 유연성, 인간 복지, 우울증 치료 및 인간 상호 작용과 같은 분야에서 로봇의 발전을 강조하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

모바일 로봇 동작의 단순화된 적응

시스템 적응의 세계에서 아인트호벤 공과대학(Eindhoven College of Know-how)의 연구원들은 모바일 로봇의 동작을 적응시키는 맥락에서 애플리케이션 개발자와 제어 엔지니어 사이의 격차를 해소하는 방법론을 도입했습니다. 이 접근 방식은 “행동 의미론”으로 알려진 로봇 동작에 대한 상징적 설명을 활용하고 이를 “의미론적 맵”을 통해 제어 작업으로 변환합니다. 이 혁신의 목표는 자율 모바일 로봇 애플리케이션을 위한 모션 제어 프로그래밍을 단순화하고 여러 공급업체의 제어 소프트웨어 간의 통합을 촉진하는 것입니다. 애플리케이션, 상호 작용 및 제어 계층 사이에 구조화된 상호 작용 계층을 설정함으로써 이 방법론은 모바일 로봇 애플리케이션의 복잡성을 단순화하여 보다 효율적인 지하 탐색 및 탐색 시스템으로 이어질 수 있습니다.

모바일 플랫폼의 전면 투시도(파란색 화살표로 하드웨어 구성 요소 표시) 분수.

집 청소를 위한 새로운 로봇

유용한 로봇에 관해 프린스턴 대학에서는 집을 정리하는 문제를 해결하기 위해 TidyBot이라는 로봇을 만들었습니다. 물체를 옮기는 것과 같은 단순한 작업과 달리 실제 청소에서는 로봇이 물체를 구별하고 올바르게 배치하며 손상을 방지해야 합니다. TidyBot은 신체적 손재주, 시각적 인식 및 언어 이해의 조합을 통해 이를 달성합니다. 움직이는 로봇 팔, 비전 모델, 언어 모델을 갖춘 TidyBot은 물체를 식별하고 지정된 위치에 배치하며 85percent의 정확도로 적절한 동작을 추론할 수도 있습니다. TidyBot의 성공은 복잡한 가사 작업을 수행할 수 있는 잠재력을 보여줍니다.

TidyBot이 작동 중입니다. 분수.

심해 채굴 로봇

연구자들은 초점을 수중 환경으로 전환함으로써 자율 로봇 채굴 차량에 대한 혁신적인 경로 계획을 통해 심해 채굴이 직면한 효율성 장애물을 해결하고 있습니다. 심해 망간단괴는 상당한 잠재력을 갖고 있기 때문에 이러한 로봇 차량은 수집에 필수적입니다. 연구원들은 경로 계획 방법을 개선하여 장애물을 피하면서 까다로운 수중 지형을 횡단할 때 이러한 차량의 효율성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 이러한 개발은 해저에서 보다 효율적이고 책임 있는 자원 추출로 이어질 수 있으며 귀중한 광물 자원의 지속 가능한 활용에 기여할 수 있습니다.

심해 채굴 시스템의 운영 프레임워크를 나타내는 다이어그램. 분수.

민첩성과 유연성을 갖춘 첨단 소프트 로봇.

로봇 운동 분야와 관련하여 상하이자오통대학교(Shanghai Jiao Tong College) 연구원들은 최근 움직임 방향과 형태 재구성을 즉각적이고 가역적으로 변경할 수 있는 뛰어난 민첩성을 갖춘 소형 소프트 로봇을 개발했습니다. 활성 유전체 엘라스토머 인공 근육과 독특한 키랄 네트워크 발 디자인으로 구동되는 이 로봇은 단일 전압 입력으로 빠르게 움직이는 동안 방향을 변경할 수 있습니다. 키랄 네트워크 발은 전압 주파수를 조정하여 전진, 후진 및 원형 이동을 포함한 다양한 운동 동작을 생성합니다. 또한 이 구조 설계를 형상 기억 소재와 결합하면 로봇이 좁은 터널을 탐색하거나 특정 궤적을 형성하는 등 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다. 이 혁신은 다양한 이동이 가능한 차세대 자율 소프트 로봇의 문을 열어줍니다.

소프트 로봇은 격자 발을 각 측면에 배치하여 오른쪽 또는 왼쪽 방향으로 원형 운동을 수행합니다. 분수.

환자를 위로하는 로봇개

의료 분야에서 로봇 사용에 초점을 맞춘 스탠포드 학생들은 연구원 및 의사와 함께 인공 지능 및 로봇 공학 분야의 업계 리더와 협력하여 Lucile Packard Kids’s Hospital에서 소아 환자와 상호 작용하도록 설계된 새로운 로봇 개를 선보였습니다. 병원 환자들은 장난기 많은 로봇과 상호 작용할 기회를 가졌으며, 병원에 머무는 동안 어린이의 복지에 대한 이러한 기계 애완동물의 잠재적인 이점을 보여주었습니다. Pupper라고 불리는 로봇은 공대생이 개발했으며 휴대용 컨트롤러를 사용하여 작동했습니다. 시연의 목표는 로봇과 소아 환자 사이의 상호 작용을 연구하고 임상 경험을 개선하고 불안을 줄이는 방법을 모색하는 것이었습니다.

로봇 개와 놀고 있는 환자. 분수.

로봇 혁신은 우울증에 도움이 될 수 있습니다

웰빙 개선과 같은 맥락에서, 최근 파일럿 연구에서는 우울증 치료를 위한 경두개 자기 자극(TMS)에 로봇 공학을 사용하는 것의 잠재적인 이점을 조사했습니다. 신현수 박사가 이끄는 연구진은 효과적인 치료의 중요한 측면인 뇌 내 TMS 코일 배치의 정확성을 향상시키도록 설계된 맞춤형 TMS 로봇을 개발했습니다. 로봇 시스템을 채용함으로써 설정 시간을 53% 단축하고 코일 위치 오류를 크게 최소화했습니다. 이 연구는 로봇과 수동 TMS 방법 사이에서 우울증 중증도와 국부 뇌혈류(rCBF)에 대한 비교 가능한 치료 효과를 발견하여 TMS 치료의 정확성과 효율성을 향상시키기 위한 로봇 지원의 잠재력을 조명했습니다.

치료 시설 내 로봇 반복 경두개 자기 자극(rTMS) 설정 및 자동 코일 배치를 위한 로봇 위치 지정 장치. 분수.

로봇 눈에 대한 첨단 연구

마지막으로, 인간-로봇 향상 분야에서 여러 기관의 연구자들이 수행한 연구에서는 인간-로봇 상호 작용(HRI)에서 예측 단서로 로봇 눈을 사용할 수 있는 가능성을 탐구했습니다. 이 연구의 목적은 예측 로봇 눈을 설계하는 것이 인간과 로봇의 상호 작용을 향상시킬 수 있는지 여부와 방법을 이해하는 것이었습니다. 화살표, 사람의 눈, 두 가지 의인화된 로봇 눈 디자인을 포함하여 네 가지 유형의 눈 디자인이 테스트되었습니다. 결과는 인간 주의의 특정 측면을 모방하는 추상적 의인화 로봇 눈이 참가자의 주의를 유도하고 반사 변화를 유발하는 데 가장 효과적이라는 것을 나타냅니다. 이러한 발견은 추상적인 의인화된 눈을 로봇 설계에 통합하면 로봇 움직임의 예측 가능성을 향상시키고 HRI를 향상시킬 수 있음을 시사합니다.

자극의 네 가지 유형. 첫 번째 행은 인간(왼쪽)과 화살표(오른쪽) 자극을 보여줍니다. 두 번째 줄은 의인화 로봇의 추상적인 눈을 보여줍니다. 설문조사 대상인 협동로봇 Sawyer의 사진입니다. 분수.

다양한 영역에서 관찰되는 지속적인 진보의 흐름은 로봇 기술의 적응력 있고 끊임없이 진보하는 특성을 강조하며 다양한 산업 분야에 걸쳐 통합할 수 있는 새로운 길을 보여줍니다. 로봇 공학 분야의 점진적인 발전은 이러한 발전이 미래에 미칠 수 있는 영향에 대한 지속적인 노력과 힌트를 반영합니다.

출처:

Chen, H.L., Hendrikx, B., Torta, E., Bruyninckx, H. 및 van de Molengraft, R.(2023년 7월 10일). 제약 기반 컨트롤러 의미 맵 구성을 사용한 모바일 로봇 동작의 적응. 테두리. Princeton Engineering: 엔지니어가 TidyBot으로 청소합니다. (노스 다코타). 프린스턴 엔지니어링. 2023년 8월 30일 액세스, Xie, Y., Liu, C., Chen, X., Liu, G., Leng, D., Pan, W., Shao, S.(2023년 7월 12일). 리프트 채굴 시스템을 기반으로 한 자율 망간단괴 채굴 차량의 궤적 계획에 관한 연구. 테두리. Wang, D., Zhao, B., Li, X., Dong, L., Zhang, M., Zou, J. 및 Gu, G. (2023). 재구성 가능한 키랄 격자 발 설계를 갖춘 능숙한 전기 구동 소프트 로봇. Nature Communications, 14(1), 5067. College, S. (2023, 8월 1일). 스탠포드 병원에서 로봇 개들이 즐거움을 선사합니다. 스탠포드 보고서. 신희, 정희, 류우, 이지, 이진, 김동, 송이유, 정연아. 및 이성수(2023). 우울증 치료를 위한 로봇 경두개 자기 자극: 예비 연구. Scientific Studies, 13(1), 14074. Onnasch, L., Schweidler, P. 및 Schmidt, H.(2023년 7월 3일). HRI에서 예측 단서로서 로봇 눈의 잠재력: 시선 추적 연구. 테두리.