로봇의 임무이자 존재 이유는 사람이 작업하기 어렵거나 위험한 장소에서, 사람을 대신하여 주어진 일을 수행하는 것이다. 하지만 아직은 기술 수준이 낮기 때문에, 사람과 같은 수준의 작업을 기대하기는 어렵다.

특히 사람 또는 물체를 정확하게 구별하거나, 숨겨져 있는 개체를 찾는 일은 현재의 로봇에게는 상당히 어려운 작업이다. 따라서 로봇이 사람이나 물체를 사람의 수준 정도로 식별할 수 있는 능력을 보유할 수만 있다면, 일상생활에서도 로봇이 훨씬 더 유용하게 사용될 수 있으리라는 것이 대다수 전문가들의 의견이다.

이처럼 로봇의 사물 식별 기술이 앞으로의 로봇산업 발전에 핵심사항이 될 것으로 전망되고 있는 상황에서, 최근 미국의 과학자들이 초고주파 무선 주파수 식별(UHF RFID) 기술을 통해 로봇의 사물 식별율을 높이는 프로젝트를 추진하고 있어 주목을 끌고 있다.

로봇들의 식별 능력을 향상시키는 RFID

RFID는 무선으로 사물을 인식하는 기술이다. 태그(tag)를 물체에 부착했을 때, 그곳에 기록된 물체의 정보를 인식하는 것이 RFID의 동작원리다. RFID 시스템은 기존의 바코드(Bar code) 시스템을 대체하면서, 유통 및 물류분야 뿐만 아니라 보안, 안전 등의 다양한 분야에 활용되고 있다.

RFID는 사용 주파수대에 따라 저주파와 고주파, 그리고 869~960 메가헤르츠(㎒) 영역의 초고주파(UHF) 및 마이크로파를 사용한다. 또한 RFID 시스템은 전자파 에너지 전달방식에 따라서 ‘상호유도 방식’과 ‘전자기파 방식’으로 분류되는데, 전자기파방식은 주로 초고주파 대역 이상의 주파수에서 중거리용 RFID로 사용된다.

이와 같이 확대되고 있는 RFID 시스템의 활용 범위에 대해 과학기술 전문 매체인 사이언스데일리(Sciencedaily)는 조지아공대와 워싱턴대의 과학자들로 이루어진 공동 연구진이 UHF 기반의 RFID 기술을 로봇에 적용하여 로봇들의 식별 능력을 향상시키는 새로운 검색 알고리즘을 개발했다고 최근 보도했다.

공동 연구진이 개발한 로봇이 물체를 식별할 수 있는 이유는 UHF 기반의 RFID 태그 때문이다. PR2라 명명된 이 로봇은 약병이나 TV 리모컨, 심지어 머리빗 등 평소에 잘 찾지 못하거나 혹은 헷갈릴 수 있는 물체들을 정확하게 찾아낼 수 있다.

각기 서로 다른 유형의 개체를 손쉽게 찾을 수 있도록 로봇에 검색 알고리즘을 장착한 시스템을 구현한 것으로서, 지금까지의 로봇들이 인식하는 방법과는 차이가 있다. 일반적인 로봇 인식기술은 내장되어 있는 카메라와 레이저를 활용한다.

그러나 이 방법은 물건을 확실하게 인식하는 것이 어렵고, 특히 잡동사니 등에 숨겨진 물체들은 거의 인식하지 못하는 단점을 가지고 있다. 인식하려는 객체의 모양이 사전에 입력된 정보와 비슷해야 구별이 가능한데, 여러 가지가 혼합되어 있는 잡동사니들 틈에서는 제대로 인식하는 것이 불가능하기 때문이다.

이번 연구의 책임자인 조지아공대의 찰리 켐프(Charlie Kemp) 교수는 프로젝트를 시작한 이유에 대해 “RFID 자체만으로는 물체가 어디에 있는지를 로봇에게 말해주지 않는다”라고 지적하며 “따라서 물체를 실제로 찾아서 그것에 가까이 가기 위해서는 로봇이 더 똑똑해져야만 했다”라고 설명했다.

수많은 가정용품의 정확한 식별도 가능해져

켐프 교수는 조지아공대 출신으로 현재 구글에서 근무 중인 트레비스 데일(Travis Deyle) 연구원 및 워싱턴대의 매튜 레이놀즈(Matthew Reynolds) 교수 등과 함께 새로운 RFID 알고리즘 개발에 착수했다. 그리고 수많은 시행착오 끝에 로봇 인식기술을 향상시키는 방향을 정했다. 바로 태그가 표시된 물체를 찾는 알고리즘이었다.

그리고 이 같은 알고리즘을 기반으로 하여 연구진은 UHF를 수신할 수 있는 안테나를 가진 PR2 로봇을 제작했다. 연구진의 설명에 따르면, PR2 로봇은 찾고자 하는 물건에 성공적으로 움직일 수 있도록 해주는 새로운 알고리즘이 적용된 최초의 로봇인 것으로 밝혀졌다.

UHF의 물리적 특성 때문에 탑재된 안테나는 찾고자 하는 물건에 가까이 다가갈수록 태그로부터 더 강력한 신호를 받게 된다. PR2 로봇의 어깨에 있는 안테나가 태그로부터 더 강력한 신호를 얻기 위해서 움직이는 동작을 통해서 방향을 알아낼 수 있는 것이다. 주변을 둘러보며, 방을 이리저리 돌아다니는 동작은 바로 이런 이유로 취하는 행동이다.

데일 연구원은 이번 연구가 미래의 가정용 로봇을 보여주는 한 가지 사례가 될 수 있을 것으로 확신하고 있다. 그는 “특히 의약품을 가지고 사람을 도울 수 있는 것처럼 매우 특별한 애플리케이션이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

그러면서 데일 연구원은 “멀지 않은 미래에 로봇이 정확한 시간에 해당되는 사람에게 약을 찾아주고, 그것을 찾아서 전달할 수 있도록 해줄 것”이라고 전하며 “UHF 기반의 RFID를 기반으로 한 식별 기술이 정확하게 구별해주기 때문에, 잘못된 약을 전달하는 위험한 실수는 거의 없어질 것”이라고 덧붙였다.

이 같은 말은 UHF 기반의 RFID 기술이 물체나 사람들에 관하여 정확한 식별 정보를 제공하게 될 것이라는 점을 강조한 것이다. 따라서 찾고자 하는 태그를 로봇이 정확하게 파악할 수 있도록 하는 시스템의 제작이 매우 중요하다는 것이 그의 주장이다.

워싱턴대의 레이놀즈 교수도 “일반적인 가정용품에 이러한 식별 기술을 적용하게 된다면, 수십 만 개 또는 수십 억 개 정도가 될 것으로 보이는 가정용품들을 특별히 인식할 수 있는 길이 열리게 될 것”이라고 예측했다.

많은 물체들, 특히 일반적인 가정용품들은 서로 비슷비슷하기 때문에 확실하게 인식할 수 있는 방법이 있어야만 한다는 것이다. 예를 들어, 반드시 특정한 사람에게만 전달되어져야 하는 약병을 올바르게 인식하는 것과 같다는 점이다.

이와 같은 의견에 대해 켐프 교수도 “조만간 우리가 집에서 무엇인가를 찾고 있을 때, 로봇은 우리가 선택하려는 물건이 어디에 있는지를 알려주거나, 직접 그 물건을 가져다주는 환상적인 경험을 하게 될 것”이라고 기대했다.