조 영 조 지능형로봇연구단장

1. 조 영 조 지능형로봇연구단장 URC 개념의 네트워크기반 로봇 기술개발 현황 2004. 10. 23

2. 차세대 성장동력 산업 국민소득 2만불 달성의 견인차 Korean Presidential Office & Korean Gov’t （ MOCIE、MIC、MOST ） • 디지털 TV • 디스플레이 • 지능형 로봇 • 미래형 자동차 • 차세대 반도체 • 지능형 홈 네트워크 • 차세대 이동 통신 • 디지털 컨텐츠 • 차세대 Battery • New Bio Medicine • 시장 규모 • 정책적 중요성 • 산업 추이 • 경쟁력 Top 10

3. 정보통신부 IT 839 전략 8대 신규 서비스 3대 인프라 9대 신성장동력  이동통신기기  디지털 TV  홈네트워크 기기  IT SoC  차세대 PC  임베디드 S/W  디지털 콘텐츠  텔레매틱스 기기  지능형 로봇  WiBro(휴대인터넷)  DMB(위성/지상파)  홈네트워크 서비스  텔레매틱스 서비스  RFID 활용 서비스  W-CDMA 서비스  DTV 방송서비스  인터넷 전화(VoIP)  광대역 통합망 (BcN)  u-센서 네트워크 (USN)  차세대 인터넷 주소체계 (IPv6)

4. Robot 이란? • Robot Institute of America (RIA) 1979 A robot is a re-programmable multi-functional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of tasks. • Webster 1993 An automatic device that performs functions normally ascribed to humans or a machine in the form of a human.

5. 로봇의 구성요소 Sensors Controller(Computer) Actuators 시각(카메라) 청각(마이크) 촉각(인장력센서, 마그넷스위치) 거리각(초음파, 적외선, 레이저 센서) Kinematic Control Compliant Control Dynamic Control 패턴인식(물체, 사람 등) 음성인식 및 합성 인공지능(행위기반제어, 학습, 추론, 동작계획 등) 자기위치추정 및 주행 제어 전기모터 감속기 압전장치 형상기억합금 인공근육 배터리/스피커 환경 Mechanism (joints, links, wheels)

6. 로봇 산업의 진화 1980년대 1990년대 2000년 이후 산업용 로봇 응용 전환기 서비스 로봇 산업용 로봇 시장 성장 산업용 로봇 시장 성숙 지능형 서비스 로봇 시장의 형성 Network 자동차나 전자산업 등 노동집약적 산업의 발달 → 로봇의 생산현장 투입 산업용 로봇 시장의 정체 →새로운 분야의 로봇연구 진전 생활환경 변화, 고령화사회 진전, IT 기술 발전 → 신규 서비스 로봇 시장 확대 가능성

7. 지능형 서비스 로봇의 시장규모 전망 (단위 : 조엔) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 8조 엔 생활 분야 3조 엔 의료.복지분야 공공 분야 6,600억 엔 바이오산업 제조업 1995년 2000년 2010년 2025년 (출처 : 일본 로보트 공업회; 일본 총무성 자료 – Network robot의 실현을 향해서)

8. 지능형 서비스 로봇의 시장규모 전망 19.8조엔 다양한 사회분야에서 실현되어지는 Application 서비스 시장 12.0조엔 Network 로봇에 의한 시장 창출 효과 - 2013년 예측 네트워크 활용에 의해 5.7배의 시장규모 확대 예상 네트워크 활용 네트워크와의 융합에 의한 새로운 로보틱 appliance로 인식되는 기기시장 4.3조엔 3.5조엔 전형적 계산방식에 의한 로봇 판매 시장 3.5조엔 전형적 계산방식에 의한 로봇 판매 시장 3.5조엔 (출처 : 일본 로보트 공업회; 일본 총무성 자료 – Network robot의 실현을 향해서)

9. 국내외 지능형 서비스 로봇 개발 동향 Strategy History • 2010년 Home Service Robot 개발예정 : Humanoid Robot의 세계 표준 지향 • Human Interaction을 강조한 Personal Robot 개발 • Entertainment Robot 추구: 기계적 효율보다는 Entertainment 강조 Wakamaru (’03) ASIMO(‘01) SDR-3X (’00) 일본 AIBO (‘99) MIT Cog Co-Worker(‘99) • 기능 중심의 로봇 개발 : 보안, 청소 • Mobile Robot의 Base Platform 사업 • Element Technology Provider • 모션 제어보다는 인공지능과 Human Friendly Interface 기술 개발에 주력 PatrolBot(’02) 미국 ROOMBA (’02) 청소로봇 • 지능형 로봇 개발 및 시장형성의 초기 단계 • 단일 기능의 청소형 로봇 출시 • 단순 기능 중심의 로봇 개발: Mechatronics 기술을 응용한 서비스, Toy 등 • Mobile Robot의 Base Platform 사업: 기업 및 연구자 대상 Mobile Robot 판매 Pegasus(’02) (교육용 로봇) ICAP (’’03) (경비용 로봇) Hanuri (’02) (청소 로봇) 아이마로(’01) (가정용 로봇) 한국

10. 지능형 서비스 로봇 산업의 환경 변화 1. IT 기반 환경의 발전 : Ubiquitous Network 사회의 도래 • 인간과 환경의 연결고리는 네트워크 기술 • - 음성/생체인식 등이 가능한 지능형 단말기 개발 • - 단말기 간, 단말기와 환경 간 네트워크로 연결 • 세계적인 기업들은 각자 고유한 인간 중심의 네트워크 체계를 구상하고 있음 - IBM : Pervasive Computing ㆍ 기기 연결을 통한 차세대 웹 환경 구축 - Intel : Proactive Computing ㆍ 사용자 니즈 예상, 스스로 동작하는 컴퓨팅 - SONY : Ubiquitous Value Network ㆍ 다양한 컨텐츠와 하드웨어와의 결합 [네트워크 기술의 Mega Trend] 정보처리 기술의 발전 네트웍을 통한 정보 교환 인간 중심化 “Ubiquitous Network” 통신니즈 증대 무선化

11. 지능형 서비스 로봇 산업의 환경 변화 2. 전자산업의 흐름에 기초한 차세대 성장동력의 모색 • Digital Convergence 및 Networking, 서비스는 ‘Anytime, Anywhere’인공 지능형 Agent Service로 진화 예상 Digital Convergence Ubiquitous Network

12. 지능형 서비스 로봇 산업의 환경 변화 3. 신 성장동력으로서의 IT 기반 지능형 서비스 로봇의 가능성 백색가전 정보기기 IT기반 지능형 서비스 로봇 Network을 통한 무한한 가능성의 확대 - 더 이상 노동의 대체를 위한 기기로 머무르지 않음 - 기능 + 지속 가능한 재미 + 개인화(Personalization) - 인간과 로봇 사이의 Interaction, 감성교감, Mobility - 기능 수행만을 위한 기기가 아니기 때문에 오히려 가격에 민감 - 기능 (지식노동의 자동화) + 재미 - 인간과 인간 사이의 Interaction을 보조 - 없어서는 안된다는 생각 으로 가격민감도 낮은 편 - 기능 (육체노동의 자동화) - No Interaction

13. 지능형 서비스 로봇 산업의 현위치 서비스 로봇 개발의 시작 시장 확대가능성의 예측 산업화 모색 - 산업 로봇 시장의 성숙, 정체로 인한 로봇 연구 분야의 변화 : 제2차 로봇 붐의 시작 - 초기 개발 목표 : 기술발전의 상징성 - 연구발전의 주도 : 대학 중심의 인간형 로봇 완구업체에 의한 팻트 로봇 - 생활환경의 변화에 따른 서비스 로봇의 가능성 예측, 시장 확보를 위한 노력 시작 - 기술 기반이 마련되면서 본격적 서비스 로봇 개발 진전 - 서비스 로봇 응용 분야의 모색 : 가사노동 , Entertainment 등 다양한 분야에서의 가능성 모색 - 차세대 성장동력원으로서의 가능성에 대한 본격 논의 - RT, IT, NT의 융합을 통한 새로운 발전 모색 - 시장 니즈와 융합기술의 결합을 통한 로봇 산업의 발전에 대한 구체적 노력 시작 시장성은 뒷전, 기술발전의 상징성이 주요 이슈 기술의 완성도 및 Value창출의 미흡함 산업화 장애요인 극복의 과제

14. 지능형 서비스 로봇 산업화를 위한 해결과제 기술이 출발점이 될 수는 있으나 (Seed 역할), 산업화의 성공 여부는 시장의 필요와 수용 여부 에 의해 결정 (Need) 지능형 서비스 로봇의 탄생 - 기술적 혁신 제품으로서 출시 - 기술적 미완성 → 시장 수용의 한계 Chasm 극복을 통한 산업화의 성공 로봇 기술의 완성을 기다리는 것이 아니라, 부족한 부분을 충족시킬 수 있는 방법을 통해 시장 수용성을 확보하는 것이 산업화의 필수 과제 → Network의 부가를 통한 미완성 기술의 보완 Chasm의 발생 Chasm 극복의 실패

15. 지능형 서비스 로봇 산업화를 위한 대안 모색 □ 현 단계에서의 산업화 장벽 - 시장의 기대에 근접하는 기능을 갖춘 로봇은 현실적으로 가격수용성을 갖기 어려움 - 기능을 단순화한 로봇은 보다 저렴한 가격의 대체 제품과 비교할 때 차별적 경쟁력을 가지기 어려움 → 소비자 및 산업 측면에서의 Value 제고 방안 모색이 지능형 서비스 로봇의 산업화에 결정적 Cost 문제 해결 - Mobile Platform을 갖춘 Multi function 로봇에서 개념 확대 - 플랫폼 가격 인하 - 다양한 기술적 접근 소비자 Benefit 확대 - Usability 향상 - Killer Application 발굴 - 서비스 기능 향상 Network의 부가 기존의 로봇 개념 로봇산업화를 위한 대안적 모델 : URC (Ubiquitous Robotic Companion)

16. ‘IT 기반 지능형 서비스 로봇 = URC’의 개념 1. IT의 결합을 통한 산업화 장애요인의 극복 IT 기반 지능형 서비스 로봇 단품 로봇의 제약성 극복 IT, Network의 제약성 극복 다양한 고도의 기능과 서비스 제공이 가능하고 Mobility와 Human Interface가 향상된 로봇 시스템으로 진화 보다 저렴한 가격으로 다양한 새로운 서비스와 즐거움을 제공함으로써 Value 확대 가능 2. URC(Ubiquitous Robot Companion)의 정의 • 언제 어디서나 나와 함께하면서 나에게 필요한 서비스를 제공하는 로봇 3. 사업영역의 확장 로봇 H/W 로봇 응용 서비스 사업 Network (Infra) 모듈 (핵심기술) 로봇 H/W 사업 URC에 의한 사업영역 확장 + Software Contents

17. URC의 정의 • 언제 어디서나 나와 함께하면서 나에게 필요한 서비스를 제공하는 로봇 • IT강국, 한국의 강점을 살리기 위한 전략 (IT 인프라의 최대한 활용으로 차별성, 편리성 제공)

18. 정보통신부 URC 연구개발 사업의 비젼 및 목표 언제 어디서나 함께하는 로봇 시대 실현 (Ubiquitous Robotic Companion) Vision 목 표 • 2007년 세계 3대 지능형 로봇 생산국가(세계시장 20%) • 미래 지능형 서비스 로봇 독자기술개발 능력 확보 핵심기술 확보 산업기반 조성 제품보급 및 확산 기본전략 1단계 ( ~’07) 시장진입기반 마련 단계별 추진전략 2단계 (’08~’11) 시장선점 및 확대 3단계 (’12~’15) 세계시장 선도 • 지능형 로봇 육성을 위한 강력한 추진체제 구축 • Output 중심 레고형 기술 개발로 저가/고기능 로봇을 구현하고 타분야로 파급 • 초기시장 창출(Testbed / IT 인프라 활용) • 표준 정립 및 플랫폼 보급 으로 로봇기술의 대중화 • 해외시장 진출 본격화(제품다양화) • 지능형 로봇 기술 일류화(인간과 협업기능 강화) • 타 산업으로 영역 확대

19. URC 연구개발사업 단계별 Milestone

20. URC 연구개발사업 1단계 Milestone

21. URC 연구개발사업 개요

22. ETRI 지능형 로봇 연구단의 기술개발 추진체계  URC인프라시스템 기술개발 분야  내장형 컴포넌트 기술개발 분야 • 지능형 작업제어 기술 • 인간로봇 상호작용 기술 • 로봇 S/W아키텍쳐 기술 • 네트워크기반 로봇 H/W플랫폼 기술 • S/W 로봇 기술 • URC 프로토콜 및 URC 서버 기술 • 차세대 웹 기반 URC 서비스 기술 • URC 서비스를 위한 지식 및 추론 기술 • Multiple Service기능의 S/W 로봇기술 실현 • 고가용성의 실시간 URC서비스 제공 실현 • Ubiquitous Network과 연계된 Ambient • Intelligence 기술 • 국내 고유의 네트워크기반 지능형로봇 핵심기술 • 확보 실현 • LEGO형 로봇 H/W, S/W모듈 및 소자기술과 • 표준화를 통한 국제경쟁력 확보 실현

23. URC 인프라시스템 개발 - 기술개요 언제 어디서나 나와 함께하면서 나에게 필요한 서비스를 제공하는 로봇 - Software 로봇 기술: 다양한 정보단말기로의 이동 및 전이 (언제, 어디서나) - URC 프로토콜 기술: 실시간 서비스 및 보안 프로토콜 (네트워크를 통해서) - URC 서버 기반 서비스 기술: 고가용성 서버 및 URC 서비스 (다양한 서비스 제공)

24. URC 인프라 시스템 기술 URC 인프라 시스템 기술 URC의 서비스 운용을 위한 실시간 서비스 및 Connectivity 보장을 위한 유무선 네트워크 설계 및 구현 기술 개발 URC의 서비스 운용을 위한 실시간 서비스 및 Connectivity 보장을 위한 유무선 네트워크 설계 및 구현 기술 개발 URC 프로토콜 기술 URC 프로토콜 기술 로봇 및 서버 간의 제어 및 보안 프로토콜 설계 및 API 구현 로봇 및 서버 간의 제어 및 보안 프로토콜 설계 및 API 구현 URC S/W 로봇 기술 URC S/W 로봇 기술 언제 어디서나 사용자와 상호작용을 하며, 로봇 및 다양한 정보 단말기로 전이되어 다양한 서비스를 제공하는 새로운 개념의 소프트웨어 로봇 기술 개발 언제 어디서나 사용자와 상호작용을 하며, 로봇 및 다양한 정보 단말기로 전이되어 다양한 서비스를 제공하는 새로운 개념의 소프트웨어 로봇 기술 개발 URC 서버 기술 URC 서버 기술 동시 사용자 400명 이상에 대한 실시간 URC 서비스를 제공하며 서버 고가용성을 보장하는 URC 클러스터 서버 시스템 개발 동시 사용자 400명 이상에 대한 실시간 URC 서비스를 제공하며 서버 고가용성을 보장하는 URC 클러스터 서버 시스템 개발 URC 인프라시스템 개발 -연구목표 언제 어디서나 사용자에게 필요한 서비스를 제공하는 URC 인프라 시스템을개발하여, URC 서비스 시범사업을추진하며, 개발 기술의 사업화를 통해 세계 수준의 URC 기술을 확보

25. Runtime Environment Functional Components Robot Service Modules Components Request/ Report Service Request Navigation Robot Control Architecture Command HRI Report Emergency Control Component 내장형 H/W 하드웨어 모듈 Robot Abstraction Layer SoC 및 전용 Chip RSCA (Robot S/W Communication Architecture) 실시간 분산제어 RTOS 분산제어 미들웨어 로봇 내부 대용량 통신망 실시간 제어 통신망 Robot Platform 보급형 로봇연구 플랫폼 로봇 시제품 성능평가 시스템 URC 내장형 컴포넌트 기술개발 - 기술개요

26. URC 내장형 컴포넌트 기술개발 - 연구목표 URC를 위한 내장형 핵심 하드웨어 및 소프트웨어 기술 개발 지능형 작업제어 기술 URC 주행, 조작 및 작업제어를 위한 기본 컴포넌트 기술 개발 인간로봇 상호작용 기술 인간과의 자연스러운 상호작용을 위해 적용될 수 있는 기존기술을 선택하여 로봇에 적합하도록 보완/발전/구현 로봇 S/W 아키텍쳐 기술 로봇 내장형 미들웨어규격 개발 Plan과 Reaction을 결합하는 지능로봇제어구조 개발 URC H/W 컴포넌트 기술 지능형 IT 로봇 핵심 하드웨어 모듈 개발 및 통신망 기반 지능형 로봇 전용 핵심 Chip 및 SoC IP기술 개발

27. 지능형작업제어 –자율주행 컴포넌트 기술 Navigation Components Map-Based Navigation Landmark-Based Navigation Beacon-Based Navigation 공통 로봇 API 공통 로봇 API 공통 로봇 API Common Robot Interface Framework (CRIF) Hardware-dependent API 구현 Robot Platforms

28. 인간로봇상호작용 - 기술개요 주인을 알아보고 Color/Edge Analysis 얼굴인식 / Template Update / 측면얼굴, 조명변화 Depth Map 생성 Human Form 인식 얼굴영역 추출 Face Component/ Face Posture Semi-Biometrics (키/체형/옷색깔) 제스쳐 인식 표정인식 기분을 이해해 주고 Person Tracking 학습/추론 기반 상호작용 자연스럽게 대화하고 User Model Management 목표물 추적 주인을 쫓아 다니고 음원추적 주의집중 부르면 돌아보고 음향인식

29. 로봇 소프트웨어 아키텍쳐 - 기술개요 Development Tool Doorman Service URC Robot Application Moving Robot Face Recognition Path Planning Open Door ASM Client-side Deployment Package Server-side Deployment Package Descriptor RSCA Components Descriptor URC-Robot Robot Service 1 Package RSCA Components Robot Service 1 Package Main controller CORBA Sub Controllers (MCUs) Robot Services Built-in Components URC Server Comm. Manager Service Library RSCA Service Coordinator RSCA Service Library Service Component Real-time CORBA Local ASM Service Component Call (Web Service or Direct Socket) Abstraction Layer RT-CORBA Embedded OS RTOS 인터넷 Wireless LAN PCI VGA/Audio USB Ethernet Ethernet IEEE1394 CAN Service Download URC Server (음성 보드) (영상 보드) (스피커) (LCD 모니터) (USB 카메라) RSCA Components Motor Control Board Sensor Control Board Descriptor Robot Service 2 Package • ASM : Action Selection Mechanism • RSCA : Robot Software Communication Architecture

30. URC 하드웨어 컴포넌트 - 기술개발개요 인프라 통신망 • URC 하드웨어: 분산형 구조 로봇 제어 프로세서 모듈 로봇 내부 고속 통신망 실시간 제어통신망 Robot Vision I/F 모듈 Robot Speech I/F 모듈 Motion Control 모듈 센서 인터페이스 모듈 #1 센서 인터페이스 모듈 #n Actuator

31. URC 시범사업 (400가구, 200우체국) 정보/컨텐츠 서비스 로봇 공공 도우미 로봇 ETRI 연구개발사업 연계도 URC 인프라시스템 기술 URC 지능형 웹기반 서비스 플랫폼 기술 4Q ‘05 내장형 컴포넌트 기술 (H/W 모듈) 내장형 컴포넌트 기술 (응용 S/W) 휴머노이드 로봇 (영접 서비스)

32. 감사합니다.