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소니 아이보 울릴 로봇 고양이 한 마리 키워볼까?

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2018년 11월 16일 16:55 프린트하기

로봇 고양이 니블. 펫토이 제공
로봇 고양이 니블. 펫토이 제공

로봇으로 무엇을 만들 수 있을까요? 실리콘을 뒤집어 쓴 휴머노이드나 보스턴다이내믹스의 스팟미니 같은 무시무시한 강아지 로봇만 만들 수 있는 건 아닐 겁니다. 좀 더 사랑스럽고 섬세한 고양이 로봇을 만든다면 어떤 모습일까요? 해외 사이트에서 실제 고양이처럼 사뿐사뿐 걸어다니며 스트레칭을 하고 높은 곳에서 뛰어내려도 멀쩡한 고양이 로봇 동영상이 소개돼 화제를 모으고 있습니다. 고양이를 본 따 만든 로봇을 만드는 원리는 무엇인지 살펴보겠습니다. 

 

 

 

강아지 로봇 전성시대, 고양이는 왜 없다냥?

 

로봇 기술이 발달하며 로봇이 반려동물을 대신하는 미래가 성큼 다가오고 있습니다. 대표적인 사례가 소니의 아이보인데요. 아이보는 카메라, 터치 센서, 마이크로폰을 장착해 반응이 빠르고 생동감 있는 표현을 합니다. 또 4000개의 부품과 22개의 액추에이터로 구성돼 꼬리 흔들기, 손 흔들기, 공차기 등을 할 수 있습니다. 아이보 양쪽 눈에는 각각 OLED 디스플레이가 탑재돼 눈을 깜빡거리고 주인의 얼굴을 인식해 알아볼 수 있습니다. 아이보의 가격은 약 2900달러(한화로 약 328만원)입니다. 

 

소니 아이보. 소니 제공
소니 아이보. 소니 제공

아이보가 소형견이라면 보스턴의 스팟미니는 대형견입니다. 이 로봇은 키 84cm, 체중 30kg의 큰 체구에 네 개의 긴 다리를 갖고 있습니다. 3D 시각 시스템으로 사물을 인지하고, 센서를 사용해 5자유도의 팔다리로 물건을 집어 올릴 수 있습니다. 센서에는 스테레오 카메라, 뎁스 카메라, 관성을 측정하는 IMU 센서, 위치 센서 등이 있어서 탐색을 하거나 모바일로 조종할 수 있습니다. 가격은 아직 정해지지 않았습니다.

 

경쾌한 음악에 맞춰 춤을 추는 스팟미니. 유투브 제공
경쾌한 음악에 맞춰 춤을 추는 스팟미니. 유투브 제공

 

스팟미니의 주된 특기는 닫힌 문을 열고 나가는 기능입니다. 위험 지역에서 구조 활동을 벌이거나 우주에서 새로운 임무를 수행하는 데 활용할 수 있습니다. 최근에는 여기에 백 덤블링을 하거나 음악에 맞춰 춤을 추는 깜찍한(?) 기능이 더해졌습니다. 

 

 

오픈소스로 고양이 로봇 만드는 OpenCat 프로젝트

 

강아지 로봇은 이처럼 네 발로 성큼성큼 걸으며 사람이 하는 일을 돕거나, 애교를 부리며 인간과 상호작용을 합니다. 그렇다면 고양이 로봇은 어떨까요? 로봇 고양이 니블(Nybble)을 개발한 룽종 리는 물리학과 컴퓨터과학을 전공하고 현재 미국의 웨이크텍 대학에서 강의 중입니다.

 

그는 미국 피츠버그에서 로봇공학자와 프로그래머 등의 연구원들과 함께 펫토이(Petoi)라는 회사를 창업해 로봇을 개발하고 있습니다. 펫토이의 고양이 개발 과정이 담긴 오픈캣 프로젝트는 개발자들의 커뮤니티인 핵스터(Hackster.io)에서 오픈소스로 공개돼 있습니다.

 

그의 고양이 로봇 만들기는 2016년부터 시작됐습니다. 자신이 기르던 고양이에서 힌트를 얻어 우아한 신체와 민첩한 움직임을 가진 고양이 로봇을 추구했습니다. 처음에는 무척 단순했던 구조가 일곱 번의 단계를 거쳐 점차 복잡해졌습니다. 

 

니블의 옛 버전들과 룽종 리의 고양이. 펫토이 제공
니블의 옛 버전들과 룽종 리의 고양이. 펫토이 제공

그 결과 현재의 니블은 고양이 자세로 온몸을 쭉 스트레칭하고, 팔굽혀펴기를 할 수 있습니다. 또 고양이 특유의 네 다리를 접어 식빵 굽는 자세를 취하기도 합니다. 고무 발과 충격 흡수 관절을 도입해 약간 높은 곳에서 뛰어내려도 부서지지 않고 부드럽게 착지하는 유연성도 지녔습니다.

 

니블은 무엇으로 움직일까?

 

니블은 일종의 DIY 키트로 구성됐습니다. 주어진 키트를 직접 조립해야 합니다. 니블 키트의 핵심은 니보드(Nybord)라고 하는 올인원 컨트롤러입니다. 이를 통해 저비용과 향후 확장성을 고려했습니다. 니보드는 아두이노(Arduino)에 호환 가능한 모션 컨트롤러입니다. 저렴한 전자보드인 아두이노는 마이크로프로세서와 입출력 기능을 갖춘 일종의 소형 컴퓨터 보드입니다. 유연하면서도 초보자가 접근하기 쉽습니다. 아두이노에 다양한 프로그램과 모터, 센서, LED 등의 부품을 더하면 드론, 로봇과 같은 복잡한 장치를 만들 수 있습니다. 

 

니블에 탑재된 올인원 컨트롤러 보드. 펫토이 제공
니블에 탑재된 올인원 컨트롤러 보드. 펫토이 제공

아두이노에 소형 컴퓨터인 라즈베리파이(Raspberry Pi)를 부착할 경우, 인공지능을 통해 니블이 마치 살아있는 것처럼 만들 수 있습니다. 자유자재로 움직이거나, 예측할 수 없는 감정 표현을 할 수도 있죠. 니블 몸체의 뒤쪽에 라즈베리파이와 같은 인공지능 칩을 장착하는 건 선택사항입니다. 

 

요켠대 아두이노와 라즈베리파이에 대한 지식을 갖고 있다면 누구나 응용 가능합니다. 아두이노 C프로그래밍을 통해 모션을 연구하거나, 라즈베리파이에 파이썬 코딩을 통해 인공지능 개발에 집중할 수 있습니다. 간단한 프로그래밍으로 걷기나 좌/우회전과 같은 짧은 명령을 지시할 수 있습니다. 니블 키트를 활용하는 사람들은 어떤 프로그래밍과 어떤 하드웨어를 더하느냐에 따라 독창적인 고양이 로봇을 완성시킬 수 있는 것이죠.

 

OpenCat 프로젝트에 따르면 니블은 아직까지 프로토타입 단계입니다. 향후 버전에는 인공지능이 강화된 라즈베이파이를 사용하고, 8자유도에서 16자유도로 업그레이드된 모션 모듈을 활용할 계획입니다. 여기에 와이파이 및 블루투스, 접지, 터치, 적외선, 거리, 음성, 야간 시각 인터페이스 지원을 구상 중입니다.

 

 

사뿐사뿐한 몸짓과 실감나는 걸음걸이

 

펫토이는 The Next Web과의 인터뷰를 통해 “이번 프로젝트에서 가장 큰 도전은 고양이의 유연한 4족 보행을 최대한 실감나게 구현하는 것이었다”며, “이를 위해 소프트웨어와 자유도가 높은 하드웨어 간의 원활한 협업이 필요하다”고 설명했습니다.

 

정밀하게 걷도록 고안된 L튜너. 펫토이 제공
정밀하게 걷도록 고안된 L튜너. 펫토이 제공

개발팀은 고양이의 걸음걸이를 구현하기 위해 12가지 매개변수를 활용한 모션 알고리즘을 도출했습니다. 또 정확한 걸음걸이를 위해 조인트 튜너인 L튜너를 고안했습니다.

 

니블의 신체 스펙. 펫토이 제공
니블의 신체 스펙. 펫토이 제공

그렇다면 니블의 체형은 어떻게 만들어졌을까요? 니블은 크기가 작고 가벼운 게 특징입니다. 머리에서 엉덩이까지 총 길이가 25cm이며 무게는 350g입니다. 가벼운 몸체에서 모든 기능 모듈을 테스트했습니다. 또 고양이와 비슷한 생체공학적인 골격 디자인을 적용해 3D 퍼즐처럼 조립할 수 있게 만들었습니다. 레이저로 절단한 나무 조각은 나사 없이 연결할 수 있습니다. 2개의 3.7V 리튬 이온 배터리로 작동합니다.
 

3D 입체 퍼즐처럼 구성된 니블의 키트. 펫토이 제공
3D 입체 퍼즐처럼 구성된 니블의 키트. 펫토이 제공

고양이 로봇의 초격차는?

 

니블은 내년 4월 배송을 목표로 현재 인디고고에서 크라우드 펀딩을 진행 중입니다. 타 로봇에 비해 저렴한 비용을 강조한 니블의 가격은 250달러(한화 약 28만 원)입니다. 두 가지 모델로 개발되고 있는데, 먼저 아두이노 모듈에서 실행되는 STEM 교육과 개발자들을 대상으로 하는 하위 버전이 있습니다. 그리고 인공지능이 강화된 라즈베리파이가 있는 확장된 모델이 있습니다.

 

펫토이 개발팀은 핵스터를 통해 “아이들이 새로운 유형의 장난감으로 물리학과 코딩을 배울 수 있으며, 로봇 전문가들은 훨씬 저렴한 플랫폼에서 보행 알고리즘에 집중할 수 있다”며, “궁극적으로 고양이의 모습을 한 스마트폰 또는 확장 가능한 앱 스토어를 갖고 있는 알렉사를 추구한다”고 말했습니다.

 

로봇 키트는 아이들의 새로운 장난감이 될 것입니다. 펫토이 제공
로봇 키트는 아이들의 새로운 장난감이 될 것입니다. 펫토이 제공

흥미로운 것은 개발팀이 말하기를, 고양이 로봇이 인간의 말에 일일이 정확하게 반응하지 않는 게 더 현실감이 있을 수 있다고 말합니다. 오히려 진짜 고양이처럼 스마트하게 보일 수 있다는 것입니다. 시크한 고양이의 행동을 곁에서 봐온 고양이 집사라면 이해가 되는 지점입니다. 

 

실제 고양이가 니블을 만난다면? 펫토이에 따르면 고양이가 로봇을 무척 경계했다고 합니다. 펫토이 제공
실제 고양이가 니블을 만난다면? 펫토이에 따르면 고양이가 로봇을 무척 경계했다고 합니다. 펫토이 제공

 

 

 

참고 및 출처

https://www.hackster.io/RzLi/petoi-nybble-944867 
https://www.indiegogo.com/projects/nybble-world-s-cutest-open-source-robotic-kitten#/ 
https://thenextweb.com/creativity/2018/03/05/forget-aibo-heres-opencat-a-3d-printable-pi-powered-open-source-cat-robot/

 

 

※필자소개
이종림. IT전문지 마이크로소프트웨어와 과학동아에서 기자로 일했으며, TV 예능 ‘용감한 기자들’에 출연했다. 최신 IT기기, 게임, 사진, 음악, 고양이 등에 관심이 많다.

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