자율 로봇이란 무엇입니까?

로봇 공학이 계속 발전함에 따라 자율 로봇에 대한 아이디어가 점점 더 중요해지고 있습니다.

이 기계는 주변 환경을 감지하고 반응하며 스스로 결정을 내리고 사람의 도움 없이 이동할 수 있습니다.

이번 블로그 포스트에서는 로봇이 스스로 일할 수 있게 해주는 부품과 기술에 대해 이야기하겠습니다.

또한 이를 만드는 데 필요한 프로그래밍 언어와 기술, 그리고 이를 사용할 때 발생하는 윤리 및 안전 문제에 대해서도 이야기하겠습니다.

당신이 숙련된 엔지니어이든 막 시작하든, 자율 주행 로봇의 세계는 확실히 당신의 관심을 끌고 이 흥미로운 기술이 사용될 수 있는 모든 방법에 대해 더 배우고 싶게 만들 것입니다.

자율 로봇 소개

공식적인 정의:

움직일 때 자체 안정성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 움직임을 계획할 수도 있는 로봇입니다.

NASA의 K10(자율 및 로봇 공학):

https://www.nasa.gov/centers/ames/research/area-autonomy-and-robotics.html

자율 로봇은 사람의 도움 없이 스스로 작동하고 주변 상황을 파악하고 결정을 내리고 행동할 수 있는 스마트 기계입니다.

자율로봇은 자유도가 높고 사람의 도움 없이 스스로 일을 할 수 있는 로봇의 일종이다.

이는 로봇에 주변 상황을 보고 들을 수 있는 카메라, LiDAR 및 소나와 같은 센서가 있기 때문에 가능합니다.

그런 다음 로봇은 이 정보를 가져와 결정을 내리는 데 사용합니다. 이것은 스스로 행동할 수 있는 능력을 부여합니다.

로봇의 종류

다양한 종류의 로봇이 있으며 각 로봇에는 고유한 강점과 약점이 있습니다. 이들 중 일부는 다음과 같습니다.

• 자율 로봇: 이미 언급했듯이 자율 로봇은 인간의 도움 없이 스스로 작업할 수 있습니다.
• 제어 로봇: 제어 로봇이 작동하려면 사람의 입력이 필요합니다. 특정 작업을 수행하도록 프로그래밍할 수 있지만 스스로 작업을 수행할 수 있는 로봇만큼 자유가 없습니다.
• 반자동 로봇: 이 로봇은 자율 로봇과 제어 로봇의 일부를 모두 가지고 있어 일부 작업을 스스로 수행할 수 있지만 여전히 인간의 도움이 필요합니다.
• 자동화 로봇: 이 로봇은 스스로 작업을 수행하도록 설정되어 있습니다.

그러나 그들은 스스로 일을 할 수 있는 로봇만큼 독립적이지 않을 수 있습니다.

자율 로봇과 다른 종류의 차이점

자율 로봇은 인간의 지속적인 개입 없이도 환경에서 본 것을 기반으로 스스로 결정을 내리고 행동할 수 있다는 점에서 다른 유형의 로봇과 다릅니다.

다른 종류의 로봇은 특정 작업을 수행할 수 있지만 자율 로봇만큼 자유가 없습니다.

엔지니어링 분야의 자율 로봇

팁: 필요한 경우 캡션 버튼을 켭니다. 영어가 익숙하지 않다면 설정 버튼에서 "자동 번역"을 선택하세요. 좋아하는 언어를 번역할 수 있게 되기 전에 먼저 동영상의 언어를 클릭해야 할 수도 있습니다.

자율 로봇을 위한 구성 요소 및 기술

자율로봇은 사람의 도움 없이 스스로 작업하고, 주변을 감지하고, 의사결정하고, 행동할 수 있는 스마트 기계입니다.

스스로 일할 수 있는 로봇을 만들기 위해서는 어떤 부품과 기술이 필요한지 아는 것이 중요하다.

하드웨어 구성 요소

하드웨어 구성 요소는 스스로 작업을 수행할 수 있는 로봇을 만드는 데 중요한 부분입니다. 그 중에는 다음이 있습니다.

모터, 브레이크 및 솔레노이드와 같은 액추에이터는 로봇이 움직이고 주변 환경과 상호 작용할 수 있도록 합니다.

• 센서: 센서는 로봇이 주변 환경을 이해하는 데 필요합니다.

센서의 예로는 카메라, LiDAR 및 관성 측정 장치(IMU)가 있습니다.

• 전원: 자율 로봇이 작동하려면 배터리나 연료 전지와 같은 안정적인 전원이 필요합니다.
• 컴퓨팅 하드웨어: 로봇이 센서 데이터를 처리하고, 알고리즘을 실행하고, 액추에이터를 제어하려면 마이크로컨트롤러 또는 단일 보드 컴퓨터가 필요합니다.

소프트웨어

자율 로봇을 만들 때 소프트웨어는 하드웨어만큼 중요합니다. 그 중에는 다음이 있습니다.

• 인식 알고리즘: 인식 알고리즘을 사용하면 로봇이 센서의 데이터를 해석하고 주변에서 일어나는 일을 파악할 수 있습니다.
• 현지화 알고리즘은 로봇이 현재 위치와 환경에서 어느 방향을 향하고 있는지 파악하는 데 도움이 됩니다.
• 매핑 알고리즘은 로봇이 움직임을 계획하는 데 사용할 수 있는 환경 모델을 만듭니다.
• 계획 및 제어 알고리즘: 계획 및 제어 알고리즘을 통해 로봇은 주변을 이동하고 환경에 있는 사물과 상호 작용할 수 있습니다.

의사소통

로봇이 잘 작동하려면 주변 환경과 대화할 수 있어야 합니다. 여기에는 무선 또는 유선을 사용하여 다른 장치 및 시스템과 통신하는 것이 포함됩니다.

포함된 분야

스스로 작동하는 로봇을 만들려면 기계 공학, 전기 공학, 컴퓨터 과학, 로봇 공학에 대해 많이 알아야 합니다.

자율 로봇에서 센서의 중요성

센서는 로봇이 주변 환경에 대해 학습하고 학습한 내용에 따라 결정을 내릴 수 있도록 하기 때문에 자율 주행 로봇의 중요한 부분입니다.

스스로 행동할 수 있는 로봇에 센서가 중요한 이유는 무엇입니까?

센서는 로봇이 주변을 보고 이해할 수 있게 해주기 때문에 자율 로봇의 매우 중요한 부분입니다.

로봇은 센서에서 얻은 정보를 기반으로 결정을 내리고 행동을 변경할 수 있습니다. 이를 통해 안전하게 이동하고 사람의 도움을 거의 받지 않고도 작업을 수행할 수 있습니다.

자율주행 로봇용 센서의 종류

자율 로봇은 다양한 종류의 센서를 사용하여 주변 환경에 대해 학습합니다. 로봇 공학에서 가장 일반적인 유형의 센서는 다음과 같습니다.

• 근접/거리 센서: 초음파 또는 적외선 센서와 같은 이러한 센서를 통해 로봇은 물체를 만지지 않고도 물체를 찾고 거리를 측정할 수 있습니다.
• 카메라 및 라이더 센서: 카메라 및 라이더 센서를 사용하여 로봇 환경의 상세한 3D 맵을 만들 수 있으므로 장애물을 피하고 경로를 계획하는 데 도움이 됩니다.
• 내비게이션 센서: GPS 또는 인코더와 같은 내비게이션 센서를 사용하면 로봇의 위치를 ​​파악하고 속도, 방향 및 진로를 변경할 수 있습니다. 힘 센서는 로봇 자체 또는 외부 물체가 로봇에 가하는 힘을 측정합니다. 이것은 물건을 잡거나 들어 올리는 것과 같은 작업에 중요합니다.
• 관성 측정 장치(IMU): IMU는 균형 조정 또는 안정화와 같은 작업에 중요한 로봇 본체 또는 외부 물체의 가속도 및 각속도를 측정합니다.

각 종류의 센서에는 고유한 장점과 단점이 있습니다.

자율 로봇은 하나 이상의 센서를 사용하여 보고 결정을 내리는 능력을 향상시킬 수 있습니다.

예를 들어 라이더 센서를 카메라와 결합하면 로봇이 주변 환경을 보다 완벽하게 파악할 수 있습니다.

여러 내비게이션 센서를 사용하면 현지화 정확도를 높일 수 있습니다.

자율 로봇을 위한 탐색 및 장애물 회피

자율 로봇은 안전하고 효과적으로 이동할 수 있도록 길을 찾고 물건에 부딪히는 것을 방지하는 시스템을 사용합니다.

스스로 이동할 수 있는 로봇을 위한 방법

• 환경 지도: 자율 로봇은 환경 지도의 도움을 받아 움직임을 계획하고 장애물을 피할 수 있습니다.
• 스테레오 비전 장애물 감지 카메라 또는 LiDAR와 같은 센서: 이 센서는 로봇이 장애물을 보고 안전한 경로를 계획할 수 있도록 주변 환경에 대한 360도 뷰를 제공합니다.
• 넓은 시야의 3D 비전 시스템과 더 잘 작동하는 자동 가이드 차량, 원격 원격 작동 차량 및 자율 이동 로봇: 이러한 시스템은 로봇이 쉽게 이동하고 장애물을 피할 수 있도록 합니다.

자율 로봇은 장애물을 피할 수 있어야 합니다.

자율 로봇은 주변 환경에서 안전하고 효과적으로 이동할 수 있도록 장애물을 피할 수 있어야 합니다.

로봇이 장애물을 피할 수 있으려면 장애물을 확실하게 찾고 어떻게 움직일지 예측할 수 있어야 합니다.

로봇의 모양도 장애물을 피해 이동하는 방식에 영향을 미칠 수 있습니다. 원형 로봇은 아무것도 부딪히지 않고 제자리에서 회전할 수 있기 때문에 일반적입니다.

주변 환경에 익숙해지기

마지막으로 장애물 회피 방법이 작동하려면 로봇이 주변 환경에 잘 적응할 수 있어야 합니다.

즉, 장애물이 경고 없이 이동하거나 변경될 수 있는 동적 환경에서도 로봇이 동작을 변경하고 장애물을 피해 이동할 수 있어야 합니다.

자율 로봇 프로그래밍

프로그래밍은 스스로 작동할 수 있는 로봇을 만드는 데 중요한 부분이며 로봇을 만들고 테스트하는 데 사용할 수 있는 다양한 프로그래밍 언어가 있습니다.

로봇 프로그래밍에 사용되는 언어 파이썬과 C++는 스스로 작동할 수 있는 로봇을 만들기 위한 가장 일반적인 프로그래밍 언어이지만 프로젝트의 필요에 따라 다른 언어도 사용할 수 있습니다.

Java, MATLAB 및 PHP는 로봇 공학에 자주 사용되는 다른 프로그래밍 언어입니다.

각 언어에는 고유한 장단점이 있으며 프로젝트에 가장 적합한 언어는 수행해야 하는 작업에 따라 다릅니다.

로봇 프로그래밍에 필요한 기술

스스로 작동할 수 있는 로봇을 만들려면 Python 및 C++와 같은 언어로 코딩하는 방법을 알아야 합니다.

하드웨어 시스템을 위한 응용 프로그래밍 및 소프트웨어 제작 경험도 중요합니다.

제어 이론, 동작 계획 및 컴퓨터 비전과 같은 로봇 공학에 대해 아는 것도 중요합니다.

로봇 프로그래밍 학습을 위한 리소스

스스로 일을 할 수 있는 로봇을 프로그래밍하는 데 필요한 기술을 배우는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 이들 중 일부는 다음과 같습니다.

• 대학에서의 과정: 많은 대학에서 로봇 공학 및 프로그래밍에 대한 온라인 및 대면 과정을 제공합니다.
• 온라인 코스 및 워크샵: 대학, 회사 및 전문 그룹은 많은 온라인 코스 및 워크샵을 제공합니다. 이 과정은 로봇 공학의 기초부터 로봇을 프로그래밍하는 고급 방법에 이르기까지 무엇이든 가르칠 수 있습니다.
• 프로그래밍 자습서 및 가이드: 기본 자율 모바일 로봇을 구축하는 방법을 보여주거나 특정 방식으로 로봇을 프로그래밍하는 방법을 알려주는 많은 프로그래밍 자습서 및 가이드를 온라인에서 찾을 수 있습니다.

자율 로봇과 관련된 비용

자율 로봇은 작업자의 안전을 개선하고 생산성을 높이며 인건비를 낮출 수 있기 때문에 많은 산업 분야에서 보편화되고 있습니다.

그러나 자율 로봇을 만들고 사용하는 비용은 용도, 복잡도, 사용 부품에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

초기 투자 비용

자율 로봇의 초기 투자 비용은 하드웨어, 소프트웨어 및 센서와 같은 부품으로 구성될 수 있습니다.

다음은 다양한 종류의 로봇과 함께 제공되는 비용의 몇 가지 예입니다.

• AGV(Automated Guided Vehicles)는 단순한 AGC의 경우 $14,000에서 더 복잡한 견인 트랙터의 경우 $60,000까지 비용이 들 수 있습니다.
• 자율주행 지게차의 비용도 요인의 수에 따라 달라질 수 있습니다.
• 건설에 사용되는 로봇은 제작이 어렵고 작업 환경이 표준화되어야 하기 때문에 비용이 많이 들 수 있습니다.

수술을 하는 로봇은 최대 250만 달러의 비용이 들 수 있습니다.

지속적인 비용

초기 투자 외에도 자율 로봇 사용 비용에는 유지 관리, 수리 및 업그레이드를 위한 지속적인 비용도 포함될 수 있습니다.

로봇이 계속해서 정확하고 안전하게 작동하는지 확인하려면 정기적으로 서비스 및 수리를 받아야 할 수 있습니다.

또한 기술은 항상 발전하고 있으므로 최신 변경 사항을 따라잡기 위해 로봇을 업데이트해야 할 수도 있습니다.

자율 로봇의 이점

자율 로봇에 대한 초기 투자 비용은 높을 수 있지만 인건비 절감과 생산성 향상의 장기적 이점은 상당할 수 있으므로 일부 응용 분야에서는 자율 로봇이 가치 있는 투자가 될 수 있습니다.

스스로 작업할 수 있는 로봇을 사용함으로써 기업은 인건비를 절약하고 효율성을 높이며 작업자를 더 안전하게 만들 수 있습니다.

예를 들어, 로봇은 약간의 감독으로 24시간 작업할 수 있으므로 비용을 훨씬 절감할 수 있습니다.

또한 로봇은 사람이 하기에는 너무 지루하거나 위험하거나 더러운 작업을 수행할 수 있습니다. 이것은 사람들이 더 중요한 일을 할 수 있도록 해줍니다.

자율 로봇의 응용

자율 로봇은 전자 상거래, 데이터 센터, 의료, 제조, 군사 및 공공 안전, 농업 및 기타 분야에서 점점 더 대중화되고 있습니다.

자율 로봇을 사용하면 인건비 절감, 생산성 향상, 작업장 안전화, 실수 감소 등 많은 이점이 있습니다.

전자상거래 애플리케이션

AMR(Autonomous Mobile Robots)은 현재 전자 상거래 업계에서 일반적으로 카트를 옮기고 모바일 장치를 조작하는 것과 같은 작업을 수행하는 데 사용됩니다.

이 로봇은 창고의 한 곳에서 다른 곳으로 제품을 스스로 옮길 수 있어 주문 이행 프로세스의 속도를 높일 수 있습니다.

자율주행 로봇은 또한 고객에게 상품을 배달하는 데 도움을 줄 수 있어 배송 시간을 줄이고 고객을 더 행복하게 만들 수 있습니다.

제조업

자율 로봇은 제조 산업에서도 자주 사용됩니다. 로봇은 아크 용접, 스폿 용접 및 물건 이동과 같은 많은 일에 사용됩니다.

제조에 로봇을 사용하면 안전성이 향상되고 생산을 보다 빠르고 효율적으로 수행할 수 있습니다.

인더스트리 4.0의 도래와 함께 로봇 공학, 인공 지능(AI) 및 머신 러닝(ML)의 조합이 제조 방식을 변화시키고 있습니다.

군사 및 공공 안전

로봇 기술은 군대와 공공 안전 분야에서 사용되며 사람이 제어할 필요가 없는 드론과 로봇이 감시에 사용됩니다.

이 로봇은 위험한 장소에 들어가 정보를 수집할 수 있어 사람들이 더 안전하게 그곳에 있을 수 있습니다. 로봇은 또한 폭탄을 제거하고 화학 물질 및 방사성 물질을 찾고 국경을 순찰하는 데 사용됩니다.

헬스케어 애플리케이션

자율 로봇은 의료 환경에서 환자 돌보기, 약물 전달, 생체 신호 확인 및 정서적 지원과 같은 작업을 수행하는 데 사용됩니다.

자율 이동 로봇(AMR)은 종종 청소, 텔레프레즌스, 필요한 사람들에게 의약품 및 의료 용품 제공과 같은 중요한 작업을 돕는 데 사용됩니다.

로봇은 또한 환자가 어떻게 운동하는지 관찰하고, 운동 범위를 측정하고, 진행 상황을 추적할 수 있습니다.

또한 약물을 식별할 수 있는 AI 기반 소프트웨어를 갖춘 로봇은 올바른 약물을 찾는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있습니다.

이 기술은 아직 초기 단계에 있지만 연구자들은 표적 약물 전달, 작은 문제가 있는 환자 돕기, 환자와의 대화와 같은 보다 복잡한 작업을 로봇이 수행하는 방법을 조사하고 있습니다.

농업 산업

자율 로봇은 농업 산업, 특히 작물 관리에도 사용되고 있습니다. 로봇 드론을 사용하여 들판을 살펴보고 농작물의 문제를 찾을 수 있습니다.

이것은 농부들에게 농작물에 대한 중요한 정보를 알려줍니다. 자율 주행 로봇은 또한 석유 및 가스 파이프라인을 주시하고 누출을 찾고 환경 피해를 막을 수 있습니다.

naio 기술의 로봇:

https://www.naio-technologies.com/en/home/

미래의 애플리케이션

기술이 발전함에 따라 자율주행 로봇은 고객 서비스 및 물류와 같은 더 복잡한 작업을 수행할 수 있게 될 것입니다.

자율주행차의 발달로 자동차를 소유한 사람이 줄어드는 등 자동차 산업에 큰 변화가 올 수 있다.

일부 예측에서는 산업 분야에서 자율주행 로봇을 사용하면 일자리에 큰 영향을 미칠 수 있으며 최대 50%의 일자리를 잃을 수 있다고 합니다.

그러나 AI와 로봇이 고용 시장에 어떤 영향을 미칠지에 대해서는 여전히 많은 불확실성과 열띤 논쟁이 있습니다.

자율 로봇에 대한 윤리 및 안전 고려 사항

자율 주행 로봇을 사용하면 안전하고 책임 있는 방식으로 로봇을 사용하기 위해 답변해야 하는 여러 가지 도덕적 안전 문제가 제기될 수 있습니다.

고려해야 할 가장 중요한 사항은 다음과 같습니다.

도덕적 질문:	설명:
편견	기계 학습 알고리즘을 사용하는 자율 로봇은 사람이나 그룹을 부당하게 대우하는 편견을 가질 수 있습니다. 이는 숨겨진 편향이 없는지 확인하기 위해 신중하게 알고리즘을 설계하고 테스트하여 해결할 수 있습니다.
기만	로봇이 자신이 누구인지, 무엇을 할 수 있는지에 대해 거짓말을 하게 되면 위험하거나 예상치 못한 상황이 발생할 수 있습니다. 이를 피하기 위해 로봇을 만드는 사람들은 로봇이 어떻게 만들어졌는지 공개하고 사용자에게 무엇을 할 수 있는지 알려줘야 합니다. 작업장에서 로봇을 사용하면 인간 작업자가 작업을 중단할 수 있습니다. 기업은 자동화가 인력에 어떤 영향을 미칠지 생각하고 훈련 프로그램과 일자리를 잃은 근로자를 도울 수 있는 기타 방법을 제공해야 합니다.
불투명	자율 로봇이 어떻게 결정을 내리는지 이해하기 어려울 수 있으며, 이로 인해 실수하는 이유를 파악하기 어렵습니다. 로봇을 만드는 사람들은 로봇이 무엇을 할지 결정하는 방법에 대해 개방적이고 명확해야 합니다.
안전	자율 로봇은 사용자를 안전하게 보호하는 방식으로 제작되어야 합니다. 회사는 로봇이 안전한지 확인하고 대중에게 판매되기 전에 충분한 테스트를 거쳐야 할 책임이 있습니다.
감시	정책 입안자와 규제 그룹은 안전하고 책임감 있게 사용되도록 자율 주행 로봇의 생성 및 사용을 주시해야 합니다.
은둔	개인 정보를 수집하는 로봇은 사람들로 하여금 개인 정보에 대해 걱정하게 만들 수 있습니다. 사람들의 사생활을 보호하기 위해서는 공개에 대한 올바른 규칙과 조치가 마련되어야 합니다. 사용자는 자율 주행 로봇이 안전하고 신뢰할 수 있는 방식으로 작동할 것이라고 믿을 수 있어야 합니다. 신뢰를 구축하기 위해 로봇 설계자는 안전, 개방성 및 책임을 목록의 맨 위에 두어야 합니다.

결론

이 블로그 게시물에서 살펴본 것처럼 스스로 작업할 수 있는 로봇은 우리가 살고 있는 세상을 바꿀 수 있습니다. 이 기술은 제조 효율성을 높이는 것부터 사람들이 더 나은 치료를 받을 수 있도록 돕는 것까지 많은 용도로 사용됩니다.

그러나 모든 신기술과 마찬가지로 신중하게 생각하고 처리해야 하는 윤리 및 안전 문제가 있습니다.

자율 로봇은 우리의 많은 문제에 대한 해답처럼 보일 수 있지만 인간의 상호 작용과 의사 결정을 대체할 수 없다는 점을 기억해야 합니다.

대신, 목표를 달성하고 삶을 개선하는 데 도움이 되는 도구로 보아야 합니다. 자율주행 로봇의 힘을 인간의 창의성과 독창성과 결합하면 한때 불가능하다고 생각했던 놀라운 일을 해낼 수 있습니다.

로봇 엔지니어와 학생으로서 우리는 이 기술의 미래를 형성하고 사회의 이익을 위해 작동하도록 도울 기회가 있습니다.

자율 로봇이 무엇을 할 수 있는지 계속 살펴보되 이 새롭고 흥미로운 기술과 함께 제공되는 윤리 및 안전 문제도 염두에 두어야 합니다.

그래야만 세상을 모두에게 더 나은 곳으로 만들기 위해 스스로 작동할 수 있는 로봇의 힘을 실제로 사용할 수 있습니다.