가상현실(VR)로 텔레로봇을 운전하는 이유는?

공상 과학소설 작가들은 로봇이 스스로 생각하고 세상을 지배하는 이야기로써 독자들에게 두려움을 선사하는 것을 좋아한다. 그런데 현실은 만만치 않다. 예를 들어 라스베가스에서 2시간 동안 진행되었던 자율운전 버스의 테스트 주행에서 버스는 후진 중인 트럭을 피하지 못했다. 이 때는 사람의 실수가 있긴 했지만 말이다. 또 거실 카펫에 강아지가 싼 똥을 분간하지 못했던 로봇 청소기나 워싱턴 DC의 한 오피스 건물 로비에서 분수대에 걸려 넘어 졌던 보안 로봇의 사례를 보면 현실은 소설과는 다르다.

뉴욕주 니스카유나(Niskayuna)에 위치한 GE글로벌리서치의 로봇공학자존 호아레(John Hoare)와 그의 동료 코리 맥도날드(Kori Macdonald), 스티브 그레이(Steve Gray), 저스틴 포너(Justin Foehner)는 이런 문제에 대한 해결책을 알아냈다. 먼저 사람이 접근하기 어려운 곳도 갈 수 있고, 사람이 할 수 없는 일도 가능한 강력한 로봇을 개발하는 것이다. 그리고 사람들이 그 로봇들을 완전하게 제어할 수 있도록 하는 것이다.

이런 형태의 로봇을 텔레로봇(Telerobotics)이라고 부른다. GE글로벌리서치의 로봇 연구팀은 아주 작은 공간으로도 진입이 가능한 로봇을 설계하는 데 관심을 기울였다. 그러나 그러나 더 놀라운 성과는 가상현실(VR) 기술로 사람을 로봇의 작업 환경으로 전송해, 직접 제어할 수 있는 방법을 발견한 것이다. (그레이와 그의 팀은 화성에서 작동하도록 설계된 NASA의 R5 Valkyrie 로봇을 프로그래밍하고 제어하는 솔루션 경진대회에서 2위를 차지하기도 했다. 링크)

왜 프로세스에 사람이 포함되어야 할까? 호아레 씨는 다음과 같이 설명한다. “자율 로봇의 문제점은 최근 반복되는 일을 반복하는 일을 매우 잘 처리한다는 것입니다. 자율 로봇은 이전에 경험하지 못했던 일, 그리고 미리 프로그래밍 된 적이 없는 일 등 새로운 데이터를 처리하는 일에는 서툽니다. 따라서 높은 수준의 인공지능(AI)은 아직도 현실적이지 않습니다.”

세상이 원하는 것은 “인간의 능력, 지식 그리고 직관력”을 가진 로봇이다. GE글로벌리서치 로봇 연구팀은 바로 그 부분에 기여하고 있다. 연구원들은 평범한 원격 제어를 훨씬 넘어선 혁신적인 것을 생각하고 있다. 텔레로봇을 운전하는 사람들이 마치 로봇의 바퀴 위에 실제로 있는 것처럼 느끼게 만들고 싶은 것이다. 호아레 씨는 “작업이 이루어지는 주변의 이미지를 확보한다면, 사람은 ‘실제’ 해당 공간 안에서 작업 할 수 있습니다. 그래서 이미지 확보가 핵심입니다.”라고 설명한다.

연구팀이 만든 텔레로봇 일부는 손바닥에 쏙 들어갈 크기이다. 돈 립킨(Don Lipkin) GE글로벌리서치 수석과학자는 텔레로봇이 크기가 작기 때문에 엔진이나 터빈의 가동을 중단하고 않고도 수리할 수 있어, 사람들이 기계의 가동을 중단 시키고 수리할 때 보다 시간과 비용 낭비를 줄여줄 것이라고 설명한다.

1세대 텔레로봇의 이상적인 과업은 “단순하지만 복잡한 (Simple yet complex)” 특정 형식에 적합하다. 수동으로 개폐해야 하는 가스 플랜트의 밸브를 예로 들어보자. 밸브의 위치가 정비사가 접근하는데 어려운 곳에 있다면 문제를 해결하는 비용은 엄청나게 비쌀 수 있다. 그래서 연구팀은 밸브를 돌리기 위한 텔레로봇을 연구하고 있다.

물론, 텔레로봇에 작은 비디오 카메라를 장착할 수 있다. 그러나 로봇과 로봇 운전자가 주변 환경을 더욱 잘 볼 수 있는 강력한 방법은 라이다(LIDAR)를 사용하는 것이다. 라이다는 레이더의 한 형태로 무선전파 대신 레이저 광선을 사용하는 기술이다. 텔레로봇은 라이다를 사용하여 주변의 윤곽선을 정확하게 파악한 다음 가상현실(VR) 고글을 착용한 운전자에게 3D 이미지를 전달한다.

호아레 씨는 “로봇 운전자가 가상현실 안에서 움직일 수 있습니다. 운전자들은 걸어 다니고 머리를 움직이면서 작업 환경에 대한 다양한 시각을 아주 자연스럽게 얻을 수 있습니다. 그리고 손에 든 콘트롤러로 가상현실에서 사물을 잡을 수도 있습니다. 현장에서 로봇의 손을 조작할 수 있는 것입니다. 결정적으로 이 시스템은 운전자가 로봇에게 새로운 명령을 내리기 전에 가상현실에서 다음 동작을 미리 모델링 할 수 있습니다. 운전자는 로봇의 작업에 만족하면, 로봇에게 ‘예, 계속 진행하십시오’라고 말할 수 있습니다. 이는 아주 안전하고 예측 가능한 방법입니다.” 라고 말한다.

텔레로봇은 유연하다. 사람이 프로세스에 관여하면, 동일한 로봇은 여러 장소에서 많은 작업을 수행 할 수 있게 된다. 정말로 흥미로운 사실은 과거에는 접근할 수 없었던 새로운 공간으로 작업자를 가져다 놓을 수 있다는 것이다. 사람의 능력을 초월하게 된다는 의미이다.