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이 글은 블로그라는 특수성으로 인해 편집의 형태가 달라질 수는 있지만, 디바이스마트가 발행하는 잡지에 동시에 기고되는 글입니다. [디바이스마트매거진]. 그래서 글의 어투가 블로그에서 제가 오랫동안 사용하던 존칭이 아닙니다. 스케이트보드로봇 연재에서만 그러하니 기존의 블로그이웃들께서는 오해 없으시길 바랍니다.
| 레져용 로봇은 어떤 모습일까 ! |
예전에 아이폰이 국내 정식 시판되기 전, 얼리어답터라고 불리는 사람들이 해외에서 아이폰을 직접 구매해서 사용하던 시절에, 폰에 대한 대다수의 인식은 스마트폰이 정말 필요한가였다. 실제 필자의 주위에서도 폰이란 그저 전화와 메시지, 즉 본연의 기능에 충실한 것이 가장 좋은 것이라는 실용적인 지론을 가진 사람들이 많았다. 그러나 현실은 아이폰으로 인해 스마트폰 열풍을 타면서 이제는 스마트폰이 필수인 듯 인식되고 있다. 이것은 시장의 수요에 맞춰가지 않고 적극적으로 시장의 수요를 개척한 대표적인 이야기이다. 다시 이야기하면, 사용자가 자신에게 필요한 것인지 미처 모르고 있었는데 어떤 제품을 사용해보니 자신에게 유용하다거나 혹은 재미있다는 사실을 발견하게 되는 경우이다.
뜬금없이 폰 이야기로 시작했지만, 로봇 분야에서도 그와 같은 일이 있었으면 하는 바램을 가지고 있다. 이런 로봇이 산업현장에서 어떻게 사용되는가, 어떤 실용성을 가지고 있는가, 정말 이런 로봇이 가치를 가지는가라는 의문을 가지게끔 만드는 장난감스러운 로봇들이 근래 10여 년간 출시되었었다. 물론 그 중 대다수는 그저 흥미만 끌다가 사장되었지만, 몇몇 로봇은 높은 가능성을 보여주면서 성공한 실험이었다는 평가를 받은 제품들이 있었다.
그 대표적인 로봇이 1999년에 발표된 소니의 아이보(AIBO)다. 나이를 먹어가면서 점점 행동이 발달하고, 칭찬해주는 행동은 좀 더 잘 하고자 애쓰고, 도둑이 들면 사진을 찍어서 주인에게 이메일로 전송하는 등 신기한 기능을 많이 가진 로봇이었지만, 처음 출시될 때는 도대체 저런 로봇을 어디다 쓰는 것인가, 장난감 로봇을 거액(모델 마다 다르지만 대략 한화 150만원에서 250만원 정도)을 주고 구입할 사람이 과연 있는가라는 회의적인 의견을 가진 사람들이 더 많았다. 그러나 결론은 전 세계적으로 어느 정도 성공했다는 평가를 받았다. (실제 일본과 미국에서는 ‘선풍적’이라는 단어를 사용해도 될 정도로 성공이었다.) 아이보는 어떠한 실용성도 가지고 있지 않았지만 사람들의 호기심과 감성을 자극하여 성공을 이끌어낸 예로 볼 수 있다.
또 다른 예로 일인용 전동기 분야에서 큰 획을 그은 세그웨이(Segway)가 있다. 비록 높은 가격과 세계 각국의 도로교통법 상의 문제, 안정상의 이유와 배터리 등등의 문제로 현재 판매량이 전세계적으로 감소했지만, 분명 세그웨이는 로봇 시장에서 시사하는 바가 크다. 그 중 가장 큰 부분은 레저(Leisure)라는 측면이다. 전기로 구동되는 바퀴 두 개짜리 일인용 탈 것은 전동기형 바이크도 있다. 그러나 바퀴를 옆에 배치하여 몸이 기우는 정도로 속도를 조절하도록 만든 세그웨이는 탑승자로 하여금 온 몸으로 조종한다는 좀 더 색다른 재미를 느낄 수 있도록 해 주었던 것이다.
위에서 이야기했듯이 꼭 산업현장에서 사용되어야할 로봇을 만드는 것이 로봇 산업이 나아가야할 방향은 아니다. 또한 무조건 실용성과 학술적 가치를 가져야만 좋은 로봇이 되는 것도 아니다. 사용자에게 호기심과 재미를 줄 수 있다면 충분한 가능성이 있다고 생각이 되며, 더 나아가 레져의 용도를 가진다면 괜찮지 않을까. 로봇을 꿈꾸는 사람들이라면 레져용 이동 로봇을 만들어보는 것도 괜찮을 것이다. 그 과정을 이야기하면서 또한 다른 이들과 생각을 공유하며, 좀 더 나은 아이디어와 방법을 같이 토론하는 ‘한마당’으로써 스케이트보드 로봇을 만드는 방법에 대한 연재를 기획하게 되었다.
뜬금없이 폰 이야기로 시작했지만, 로봇 분야에서도 그와 같은 일이 있었으면 하는 바램을 가지고 있다. 이런 로봇이 산업현장에서 어떻게 사용되는가, 어떤 실용성을 가지고 있는가, 정말 이런 로봇이 가치를 가지는가라는 의문을 가지게끔 만드는 장난감스러운 로봇들이 근래 10여 년간 출시되었었다. 물론 그 중 대다수는 그저 흥미만 끌다가 사장되었지만, 몇몇 로봇은 높은 가능성을 보여주면서 성공한 실험이었다는 평가를 받은 제품들이 있었다.
그 대표적인 로봇이 1999년에 발표된 소니의 아이보(AIBO)다. 나이를 먹어가면서 점점 행동이 발달하고, 칭찬해주는 행동은 좀 더 잘 하고자 애쓰고, 도둑이 들면 사진을 찍어서 주인에게 이메일로 전송하는 등 신기한 기능을 많이 가진 로봇이었지만, 처음 출시될 때는 도대체 저런 로봇을 어디다 쓰는 것인가, 장난감 로봇을 거액(모델 마다 다르지만 대략 한화 150만원에서 250만원 정도)을 주고 구입할 사람이 과연 있는가라는 회의적인 의견을 가진 사람들이 더 많았다. 그러나 결론은 전 세계적으로 어느 정도 성공했다는 평가를 받았다. (실제 일본과 미국에서는 ‘선풍적’이라는 단어를 사용해도 될 정도로 성공이었다.) 아이보는 어떠한 실용성도 가지고 있지 않았지만 사람들의 호기심과 감성을 자극하여 성공을 이끌어낸 예로 볼 수 있다.
위키백과사전의 아이보 관련 사진
또 다른 예로 일인용 전동기 분야에서 큰 획을 그은 세그웨이(Segway)가 있다. 비록 높은 가격과 세계 각국의 도로교통법 상의 문제, 안정상의 이유와 배터리 등등의 문제로 현재 판매량이 전세계적으로 감소했지만, 분명 세그웨이는 로봇 시장에서 시사하는 바가 크다. 그 중 가장 큰 부분은 레저(Leisure)라는 측면이다. 전기로 구동되는 바퀴 두 개짜리 일인용 탈 것은 전동기형 바이크도 있다. 그러나 바퀴를 옆에 배치하여 몸이 기우는 정도로 속도를 조절하도록 만든 세그웨이는 탑승자로 하여금 온 몸으로 조종한다는 좀 더 색다른 재미를 느낄 수 있도록 해 주었던 것이다.
세그웨이공식홈페이지의 사진
위에서 이야기했듯이 꼭 산업현장에서 사용되어야할 로봇을 만드는 것이 로봇 산업이 나아가야할 방향은 아니다. 또한 무조건 실용성과 학술적 가치를 가져야만 좋은 로봇이 되는 것도 아니다. 사용자에게 호기심과 재미를 줄 수 있다면 충분한 가능성이 있다고 생각이 되며, 더 나아가 레져의 용도를 가진다면 괜찮지 않을까. 로봇을 꿈꾸는 사람들이라면 레져용 이동 로봇을 만들어보는 것도 괜찮을 것이다. 그 과정을 이야기하면서 또한 다른 이들과 생각을 공유하며, 좀 더 나은 아이디어와 방법을 같이 토론하는 ‘한마당’으로써 스케이트보드 로봇을 만드는 방법에 대한 연재를 기획하게 되었다.
스케이트보드로봇의 개념도
| 스케이트보드 로봇 연재를 시작하며 ! |
로봇은 공학의 집합체라고 할 수 있다. 특히 이번에 연재를 시작할 스케이트 보드 로봇처럼 가만히 있으면 쓰러져버리는 불안정한 시스템의 경우 수학 - 물리학 - 동역학 - 제어기법 - 회로 - 센서 - 필터 - 모터 & 모터드라이버 - 기구 - 배터리의 영역을 모두 망라하는 종합적인 분야이다. 당연히 이 많은 부분을 다 다룰 수 없으니 (물론 필자의 실력의 범위가 그리 넓지도 않으니) 필요한 부분만 캡쳐해서 연재를 구성하려 한다. 또한, 필요한 대다수의 부분은 이미 상용으로 판매되고 있는 제품을 사용하여 스케이트보드 로봇의 제작에 초점을 맞춰 진행할 것이다. 그리고 많은 부분은 필자의 개인 블로그인 pinkwink.kr에 이미 수록된 내용을 인용할 것이다.
엔티렉스에서 출시예정인 스케이트보드로봇
스케이트보드 로봇 연재는
1. 소개 및 스케이트보드 로봇의 동역학 모델
2. 스케이트보드 로봇의 제작 - 각도 센싱 및 구동부 구성
3. 제어기 설계 및 주행 알고리즘 설계와 실제 구동
의 3회로 구성될 것이다. 여기서 복잡한 수학을 사용하는 동역학을 1회에 다루는 이유에 대해 이야기를 좀 하고 넘어가야할 것 같다.
우리 스케이트보드 로봇에 대해서 제어기를 구성한다면 어떻게 해야 하는지를 한 번 상상해보자. 만약 로봇이 ‘+’방향으로 기울어 있다면, 모터를 ‘+’방향으로 돌려서 로봇을 일으키게끔 진행시켜야겠구나 하고 생각할 수 있다. 그러나 혹시 밸런싱로봇이나 세그웨이를 이렇게 간단한 조건문으로 꾸며본 사람들은 생각보다는 상당히 어렵다는 것을 알 수 있다. (물론 안된다는 것은 아니다.) 만약 로봇의 현재 각도는 ‘+’이지만, ‘0’의 방향으로 접근해 오는 중간의 ‘+’인지, 멀어지는 순간인지 혹은 각도는 ‘+’로 기울어져 있지만, 힘의 평형상태로 움직이지 않는 상태인건지, 각 상황을 다시 세분화 시켜서 판단하면 제어기를 꾸미는 것이 좀 쉽다는 것을 알 수 있다. 그런데, 그런 판단은 또 어떻게 한다는 것인지 막막하다. 동역학 모델을 구축하는 이유는 시스템을 좀 더 잘 이해하고, 제어기를 좀 더 간편히 설계하기 위해서이다. 그러나 정말 수학은 하기 싫다면 그냥 이런 것도 있구나하고 넘어가도 상관없다. 꼭 수학적 모델이 모든 경우에 필요하다고 생각하지는 않지만, 그래도 생각보다는 어렵지 않으니 따라 온다면 또 다른 세상을 만날 수 있다고 확신한다. (부가적으로 두통이 수반되긴 하지만...)
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| 스케이트보드로봇의 동역학 ! |
본래 잡지기고문에서는 이부분 동역학 모델을 유도하는 과정이 모두 개제되었지만, 블로그에서는 생략합니다. 이 부분은 밸런싱로봇 동역학 유도과정과 동일하므로, 이전 밸런싱로봇의 동역학을 유도하던 글[관련글]을 참조하시길 바랍니다.
| 1회 연재를 마치며 ! |
스케이트보드 로봇을 만들거라고 거창하게 아이폰과 아이보에 이어 세그웨이를 다루고, 레져용 로봇이 어쩌고 저쩌고 하더니 결국 수학식만 복잡하게 제시를 했다고 이상하게 생각하진 말자. 필자는 좀 더 좋은 성능의 제어기, 좀 더 체계적인 제어기를 설계하기 위해서는 수학이라는 언어로 시스템을 표현하는 것이 결국은 효율적이라고 믿는다. 방금 이야기 했지만, 수학이라는 언어는 무턱대고 결과식을 제시할 수는 없다. 인과관계를 따져 주어야하니까 말이다.이제 다음 연재에서는 제어기 설계와 주행 알고리즘에 들어가기 전에 실제 로봇은 어떻게 만들고 센서나 구동부는 어떤 제품을 선정할 것인지에 대해 이야기를 할 것이다. 마지막으로 본 글에서 이야기한 동역학 모델은 각 파라미터의 수치가 달라질진 몰라도 수식의 구성 결과는 세그웨이와 동일하고, 또 레고사의 마인드스톰 모델과도 동일하다. 필자는 이 내용을 개인 블로그인 pinkwink.kr에 이미 제시한 적이 있다.
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스포츠카메라 고프로(gopro)
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2012/12/12 17:43
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고프로카메라(GoPro3)는 주로 익스트림 스포츠 매니아들 사이에서 애용되는 고성능 소형 디지털카메라입니다. 격렬한 움직임, 위험한 움직임 속에서 어떠한 영상이라도 담을수 있도록최적화 ..
로봇에 대한 글을 많이 작성하셨네요.
아주 기초적인 이야기입니다만, 7살된 저희 아이가 EBS 로봇파워를 좋아합니다.
과천과학관에서 본 로봇댄스도 정말 재미있었는데요, 관심있게 글을 읽어보겠습니다. ^^
로봇에 대한 글 수가 전체글수에 비하면 좀 많긴하지만
사실.. 접근하기는 쉽지않은 글이라
퀄리티는 좀 떨어지는 것 같아요...
좀 더 쉽고 알차게 꾸며야하는데 말이죠...^^
스케이트보드 로봇 강의를 시작하시는 군요,, 열심히 정신 바짝 차려야 겟는데요
이번 연재는 2개월에 한번 정도로 계획한거라 꽤 오랫동안 소식이 없을 것 같아요...ㅎㅎ^^
세그웨이가 로봇이라는 생각은 한 번도 안 해봤어요.
그냥 '탈것'이라고만 생각했었는데요.
재밌긴 진짜 재밌더라구요. 내 몸하고 한 몸이 되어 움직이는 느낌이랄까요?
사실.. 저도 '로봇'의 정의에 대해 요즘 고민중입니다. 이건 공학적인 문제가 아니라 철학적인 문제인것 같아요...ㅠㅠ
세그웨이가 좀 재미있긴 하죠.. 클클^^
아... 이 무슨 신세계입니까? ^^
무슨 말인지 하나도 모르겠어요 ㅋㅋㅋ
ㅎㅎ.. 바람처럼님처럼 여행기를 올리고싶었어요...ㅎㅎ
그러나... 여행을 가야한다는...ㅠㅠ