비행 로봇의 미래
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0:01 - 0:07제 연구실은 여기 날아다니는 것처럼
자동 비행 로봇을 만듭니다. -
0:09 - 0:12오늘날 구매할 수 있는
상업용 드론과는 달리 -
0:12 - 0:15이 로봇은 GPS를
탑재하고 있지 않습니다. -
0:16 - 0:17GPS없이는
-
0:17 - 0:21이런 로봇이 자신의 위치를
파악하기 힘듭니다. -
0:22 - 0:27이 로봇은 자체 센서와 카메라,
레이저 스캐너를 가지고 -
0:27 - 0:29주변 환경을 탐색합니다.
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0:29 - 0:32환경의 특이사항들을 탐지하고
-
0:32 - 0:35그 사항들이 관련있는 곳에서
-
0:35 - 0:37삼각측량법을 이용해서 결정합니다.
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0:37 - 0:40그러고 나서 이 특징들을
뒤에 보시는 것 같은 -
0:40 - 0:42지도로 조합할 수 있습니다.
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0:42 - 0:46이 지도는 로봇이
장애물의 위치를 알아서 -
0:46 - 0:49충돌없이 날아다닐 수 있게 합니다.
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0:49 - 0:51다음에 보여 드리고 싶은 것은
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0:51 - 0:54연구실에서 진행했던 몇 가지 실험인데
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0:54 - 0:58이 로봇이 장거리 비행을
할 수 있는 겁니다. -
0:58 - 1:03보시면 오른쪽 맨 위에 로봇이
카메라로 보는 것입니다. -
1:03 - 1:07주 화면에는 이건
4배속으로 돌린 겁니다. -
1:07 - 1:10주 화면에 지도를
만드는 것이 보입니다. -
1:10 - 1:14이것은 저희 연구실
복도의 고화질 지도입니다. -
1:14 - 1:16이것이 곧 연구실로
들어오는게 보일 겁니다. -
1:16 - 1:19어지럽게 널린 물건들을 보고
알 수 있으시죠. -
1:19 - 1:20(웃음)
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1:20 - 1:22여러분께 알려드릴 중요한 점은
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1:22 - 1:29이 로봇들이 5cm 해상도의
고화질 지도를 만들어서 -
1:29 - 1:33연구실이나 건물 밖에 있는 사람이
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1:33 - 1:36안에 들어가지도 않고 로봇을 보내고
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1:36 - 1:40건물 안에서 벌어지는
일을 알아내게 해 줍니다. -
1:40 - 1:43이런 로봇에 한 가지 문제가 있습니다.
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1:44 - 1:46첫 번째 문제는 이것이 매우 큽니다.
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1:46 - 1:48크다보니 무겁습니다.
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1:49 - 1:52이 로봇들은 1파운드 당
100와트를 소모합니다. -
1:52 - 1:55그래서 임무수행 시간이 매우 짧습니다.
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1:56 - 1:57두 번째 문제는
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1:57 - 2:01이 로봇들이 매우 비싼 데
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2:01 - 2:05내장 센서, 레이저 스캐너,
카메라와 처리장치가 있습니다. -
2:05 - 2:08그것 때문에 이 로봇가격이 치솟습니다.
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2:09 - 2:12그래서 이런 질문을 해 봤습니다.
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2:12 - 2:16전자제품 매장의 어떤 소비재가
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2:16 - 2:22저렴하고, 가벼우며 내장
센서와 처리장치가 있을까요? -
2:24 - 2:27그래서 저희가 날아다니는
전화를 발명했습니다. -
2:27 - 2:29(웃음)
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2:29 - 2:35이 로봇은 매장에서 구입할 수 있는
삼성 갤럭시 스마트폰을 썼고 -
2:35 - 2:39앱스토어에서 앱을 다운로드
하기만 하면 됩니다. -
2:39 - 2:43로봇이 글자도 인식합니다.
여기서는 "TED"를 읽죠. -
2:43 - 2:46T와 E의 가장자리를 보며
-
2:46 - 2:50자동비행을 하며 삼각측량을 합니다.
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2:51 - 2:54조이스틱이 로봇이 마구
움직이지 않게 조정합니다. -
2:54 - 2:55쥬세페가 로봇을 끌 수 있죠.
-
2:55 - 2:57(웃음)
-
2:59 - 3:03이러한 작은 로봇을 제작함과 더불어
-
3:03 - 3:08여기서 보시는 이런
역동적인 행동도 실험합니다. -
3:08 - 3:13이 로봇은 초당 2-3m로 움직이며
-
3:13 - 3:17방향을 바꿀 때 공격적으로
올라가거나 돕니다. -
3:17 - 3:21요점은 더 빨리 갈 수 있고 비구조화된
환경에서 움직일 수 있는 -
3:21 - 3:24더 작은 로봇을 가질 수
있다는 겁니다. -
3:25 - 3:27다음 영상에서는
-
3:27 - 3:33새나 독수리가 우아하게 날개와
-
3:33 - 3:37눈, 다리를 조정해서 물 밖으로
먹이를 잡아 채는 걸 보시듯이 -
3:37 - 3:39우리 로봇도 낚시를 할 수 있습니다.
-
3:39 - 3:41(웃음)
-
3:41 - 3:45이 경우에는 갑자기 필리
치즈스테이크를 낚아 챕니다. -
3:45 - 3:47(웃음)
-
3:48 - 3:51이 로봇이 초당 3m로
움직이는 걸 보시는데 -
3:51 - 3:56걷는 속도보다 빠르며
팔, 발톱과 비행을 -
3:56 - 4:00눈 깜짝할 사이에 조정해서
이렇게 하는 겁니다. -
4:02 - 4:03다른 실험에서는
-
4:03 - 4:07로봇이 비행을 어떻게 조절하여
-
4:07 - 4:09부유 하중을 통제하는 지
보여드리겠습니다. -
4:09 - 4:13창 넓이보다 실제로 더 큰 길이입니다.
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4:14 - 4:15이렇게 하기 위해서
-
4:15 - 4:19고도를 높이고 조절하여
-
4:19 - 4:21적재 하중을 흔들어 통과합니다.
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4:27 - 4:29물론 이것을 더욱 작게 하고 싶어서
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4:29 - 4:32특히 꿀벌에서 영감을 받았습니다.
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4:32 - 4:36이것은 느린 영상인데, 꿀벌을 보시면
-
4:36 - 4:39아주 작은데 관성이 매우 가벼워서
-
4:40 - 4:41(웃음)
-
4:41 - 4:45가령 제 손에 튕겨도
신경도 안 씁니다. -
4:45 - 4:48이것은 꿀벌의 행동을
흉내내는 소형 로봇입니다. -
4:49 - 4:50작을수록 더 좋은 것이
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4:50 - 4:53이렇게 소규모로 하면
관성이 더 낮아집니다. -
4:53 - 4:55관성이 낮아지면 --
-
4:55 - 4:58(윙윙거리는 로봇) (웃음)
-
4:58 - 5:01관성이 낮아지면,
충돌에 저항력이 있습니다. -
5:01 - 5:02그것이 더욱 튼튼하게 해 줍니다.
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5:04 - 5:06저희는 꿀벌같은 소형 로봇을 만듭니다.
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5:06 - 5:10특히 이것은 25g밖에 안 됩니다.
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5:10 - 5:12전력도 6와트만 소모하지요.
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5:12 - 5:15초당 6m까지 움직일 수 있습니다.
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5:15 - 5:17제가 이것을 이 크기에 표준화시키면
-
5:17 - 5:21보잉787이 음속의 10배로
나는 것과 같습니다. -
5:24 - 5:26(웃음)
-
5:26 - 5:28제가 예시를 보여드리겠습니다.
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5:29 - 5:34이것이 최초의 계획된 공중
충돌일텐데요, 1/20 표준속입니다. -
5:34 - 5:37초당 2m의 상대속으로 갑니다.
-
5:37 - 5:39이것이 기본 원리를 잘 설명해 줍니다.
-
5:40 - 5:452g짜리 탄소섬유로 두르면
프로펠러가 엉키는 걸 방지하지만 -
5:45 - 5:50기본적으로 충돌이 흡수되고
로봇이 충돌에 반응합니다. -
5:50 - 5:53매우 작다는 건 또한
안전하다는 뜻입니다. -
5:53 - 5:55제 연구실에서 이 로봇을 개발했을 때
-
5:55 - 5:57이런 대형 로봇도 시작했고
-
5:57 - 6:00지금은 이런 소형 로봇에 매진합니다.
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6:00 - 6:03저희가 과거에 주문한
반창고 수를 그래프로 그리면 -
6:03 - 6:06지금은 그래프가 차차 감소했을 겁니다.
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6:06 - 6:08이 로봇이 매우 안전하기 때문입니다.
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6:09 - 6:11소형 크기는 단점이 있습니다.
-
6:11 - 6:15자연은 이런 단점들을 여러가지
방법으로 보상할 방법을 찾았죠. -
6:16 - 6:20기본적인 원리는 큰 집단,
또는 떼를 짓는 겁니다. -
6:20 - 6:24연구실에서 비슷하게 인공적인
로봇 떼를 만들어 봤습니다. -
6:24 - 6:26이건 매우 힘들었는데
-
6:26 - 6:29로봇의 연결망을
생각해야 했기 때문입니다. -
6:29 - 6:31각각의 로봇 안에서
-
6:31 - 6:36감지, 의사소통, 신호처리의
상호작용을 생각해야 하는데 -
6:36 - 6:41이 연결망은 통제 관리가
매우 어렵게 됩니다. -
6:42 - 6:48그래서 자연에서 필수적으로 알고리즘을
짜게 한 세 가지 조직 원리를 뽑았습니다. -
6:50 - 6:54첫 번째 원리는 로봇이 근접한
로봇을 인지해야 하는 겁니다. -
6:54 - 6:58다른 로봇들을 인식하고
소통할 수 있어야 합니다. -
6:58 - 7:01이 영상은 그 기본 원리를 보여줍니다.
-
7:01 - 7:02로봇이 네 대가 있습니다.
-
7:02 - 7:06한 로봇이 인간 조종사에게
그야 말로 납치되었습니다. -
7:07 - 7:09그러나 로봇이 서로 상호작용하기 때문에
-
7:09 - 7:12다른 로봇을 감지하고
기본적으로 따라갑니다. -
7:12 - 7:18여기 한 명이 이 추종로봇의
연결망을 주도합니다. -
7:20 - 7:25다시 말하면 모든 로봇이
어디로 갈지 알기 때문이 아니라 -
7:25 - 7:29근접 로봇들의 위치에
그저 반응하기 때문인 겁니다. -
7:32 - 7:36(웃음)
-
7:36 - 7:42다음 실험은 두 번째
조직 원리를 보여줍니다. -
7:43 - 7:47이 원리는 익명의
원리와 관계가 있습니다. -
7:47 - 7:52중심 생각은
-
7:52 - 7:56로봇들이 다른 로봇의
정체를 모른다는 것이죠. -
7:56 - 7:59이들이 원형을 만들도록 명령 받으면
-
7:59 - 8:02이 과정에 몇 개의 로봇을 투입하거나
-
8:02 - 8:05몇 개를 빼든지
-
8:05 - 8:08각 로봇은 단지 다른 로봇에 반응합니다.
-
8:08 - 8:13원형을 만들어야 하는 사실을 인지하지만
-
8:13 - 8:15다른 로봇과 협력하여
-
8:15 - 8:19중앙 통제가 없이 모양을 형성합니다.
-
8:20 - 8:22이 생각들을 한데 모으면
-
8:22 - 8:26세 번째 생각이 기본적으로
저희는 이 로봇들에게 -
8:26 - 8:30실행해야 할 모양의
수학적 설명을 주는 겁니다. -
8:30 - 8:34이런 모양은 시간의
함수에 따라 다를 수 있는데 -
8:34 - 8:38이 로봇들이 원형으로 움직이기 시작하고
-
8:38 - 8:41직사각형 모양으로
바뀌고 직선으로 쭉 뻗어 -
8:41 - 8:43타원형으로 다시
돌아가는 게 보이실 겁니다. -
8:43 - 8:47로봇들이 순간적인 조정으로 하는 것인데
-
8:47 - 8:50자연에서 보는 벌떼와 같은 것이죠.
-
8:51 - 8:53왜 떼로 작업하느냐고요?
-
8:53 - 8:57저희가 매우 흥미를 갖고 있는 두 가지
응용방법을 말씀드리겠습니다. -
8:58 - 9:01첫 번째는 농업과 관련되어 있는데
-
9:01 - 9:04전 세계적으로 우리가
당면한 최대의 문제일 겁니다. -
9:05 - 9:06여러분이 잘 아시듯이
-
9:06 - 9:10지구상에 7명 중
한 명이 영양실조입니다. -
9:10 - 9:13경작할 수 있는 땅은
다 농사짓고 있습니다. -
9:14 - 9:17세계의 대부분 시스템의
효율성이 향상되고 있지만 -
9:17 - 9:21생산 시스템의 효율성은
실제로 감소하고 있습니다. -
9:21 - 9:25대부분 물 부족, 작물 병, 기후 변화와
-
9:25 - 9:27다른 몇 가지들 때문입니다.
-
9:27 - 9:29로봇이 무엇을 할 수 있을까요?
-
9:29 - 9:34농업계에는 정밀 농법이라고
하는 방법을 채택합니다. -
9:34 - 9:39기본 원리는 과수원에 로봇을 비행시켜서
-
9:39 - 9:42각 작물의 정밀한
모형을 구축하는 겁니다. -
9:43 - 9:44마치 개인별 맞춤 의학처럼
-
9:44 - 9:49개별 환자들을 모두 다르게
치료하는 것을 상상하시는 것 처럼 -
9:49 - 9:53저희가 하고 싶은 것이
개별 작물의 모형을 만들어서 -
9:53 - 9:57농부에게 각 작물이 필요한
사항을 알려주는 겁니다. -
9:57 - 10:02이 경우에는 물, 비료,
농약을 주는 것이죠. -
10:03 - 10:06여기 보시면 사과 농장을
비행하는 로봇이 보이는데 -
10:06 - 10:08잠시 후에 두 대의 동료 로봇이
-
10:08 - 10:10왼쪽에서 같은 일을 하고
있는게 보일 겁니다. -
10:11 - 10:14이 로봇이 하는 일은 기본적으로
과수원의 지도를 제작하는 겁니다. -
10:14 - 10:17지도 안에는 과수원의
모든 작불이 들어 갑니다. -
10:17 - 10:19(윙윙거리는 로봇)
-
10:19 - 10:21그 지도가 어떻게 생겼는지 보겠습니다.
-
10:21 - 10:25다음 영상에서 이 로봇에
쓰이는 카메라가 보입니다. -
10:25 - 10:28맨 위 왼쪽에 뛰어난
컬러 카메라가 있습니다. -
10:30 - 10:33왼쪽 중앙에는 적외선
카메라가 있습니다. -
10:33 - 10:37아래 왼쪽에는 온도감지 카메라가 있죠.
-
10:37 - 10:40주 패널에는 3차원으로 과수원의 모든
나무가 재구성된 것을 보고 계십니다. -
10:40 - 10:46센서가 나무 사이를
비행하면서 생긴 것이죠. -
10:48 - 10:52이런 정보를 갖추고 있으면
몇 가지를 할 수 있습니다. -
10:52 - 10:56가장 중요한 첫 번째는
매우 단순합니다. -
10:56 - 10:59모든 나무의 열매를 세는 겁니다.
-
11:00 - 11:04이렇게 하면 농부에게
모든 나무의 열매 수를 알려주고 -
11:04 - 11:08과수원의 수확량을 추정하게 해 줘서
-
11:08 - 11:11생산과정을 최적화 하게 해 줍니다.
-
11:12 - 11:13두 번째로 할 수 있는 일은
-
11:13 - 11:18작물의 모형을 따서
3차원으로 재구성하고 -
11:18 - 11:20덮개 크기 추정치로
-
11:20 - 11:24모든 작물의 잎 개수와 덮개 크기의
상관관계를 알아 보는 겁니다. -
11:24 - 11:26이것은 잎사귀 지표라고 합니다.
-
11:26 - 11:28이런 잎사귀 지표를 아신다면
-
11:28 - 11:34모든 작물의 가능한 광합성
수치를 측정하는 것이고 -
11:34 - 11:37그럼 각 나무의 건강정도를
알 수 있는 겁니다. -
11:38 - 11:42시각 정보와 적외선 정보를 결합하면
-
11:42 - 11:45NDVI같은 지표를
계산해 낼 수 있습니다. -
11:45 - 11:48특히 이 경우에는 실제로
-
11:48 - 11:51다른 작물만큼 좋지 않은
작물이 있음을 알 수 있죠. -
11:51 - 11:55이미지를 통해 쉽게
구별할 수 있습니다. -
11:55 - 11:57그저 시각 이미지가 아니라
-
11:57 - 12:00시각과 적외선 이미지를
결합하는 것이죠. -
12:00 - 12:01마지막으로
-
12:01 - 12:05저희가 흥미를 갖고 있는 것이
백화 초기상태를 탐지하는 겁니다. -
12:05 - 12:07이것은 오렌지 나무인데
-
12:07 - 12:10잎이 황색으로 보이시죠.
-
12:10 - 12:14하지만 로봇이 위에서
비행하면 쉽게 발견하고 -
12:14 - 12:17농부에게
-
12:17 - 12:18과수원의 어느 부분에
문제가 있는지 보고합니다. -
12:19 - 12:21이런 시스템은 정말 도움이 되는데
-
12:21 - 12:27약 10% 정도 수확량을 향상시킬
것으로 전망하고 있습니다. -
12:27 - 12:31더욱 중요한 것은 물을 주는 것을
-
12:31 - 12:34로봇 떼를 이용하면
25%정도 절감할 수 있습니다. -
12:35 - 12:41마지막으로 실제로 미래를 만들고 있는
분들에게 박수를 보내셨으면 좋겠습니다. -
12:41 - 12:46야쉬 물가온카, 시캉 리유와
쥬세페 로이아노가 -
12:46 - 12:49보셨던 세 가지 시범을
담당해 주셨습니다. -
12:49 - 12:51감사합니다.
-
12:51 - 12:57(박수)
- Title:
- 비행 로봇의 미래
- Speaker:
- 비제이 쿠말(Vijay Kumar)
- Description:
-
펜실베니아 대학의 연구실에서 비제이 쿠말과 그의 팀은 꿀벌에서 영감을 얻은 자동 비행 로봇을 만들고 있습니다. 그들의 최근의 성과는 Precision Farming (정밀 농법)으로 벌떼같은 로봇들이 과수원의 모든 식물과 열매를 파악하고 재구성하며 분석하여 농부들에게 수확량을 향상시키고 농업용수 관리를 더 잘 할 수 있도록 제공합니다.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:09
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