[논문 리뷰] Applications of Robots for COVID-19 Response

Robin R. Murphy, Vignesh B.M. Gandudi외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 08. 16.

Disaster Response and Management참고 문헌 1인용 수 40

한 줄 요약

이 논문은 COVID-19 관련 로봇 사용 262건을 수집하고, 104개 로봇 모델에서 6개 응용 분야의 203 구체적 사례를 식별하며 원격 조작이 우세하고 자율성의 공백을 강조한다.

ABSTRACT

This paper reviews 262 reports appearing between March 27 and July 4, 2020, in the press, social media, and scientific literature describing 203 instances of actual use of 104 different models of ground and aerial robots for the COVID19 response. The reports are organized by stakeholders and work domain into a novel taxonomy of six application categories, reflecting major differences in work envelope, adoption strategy, and human-robot interaction constraints. Each application category is further divided into a total of 30 subcategories based on differences in mission. The largest number of reported instances were for public safety (74 out of 203) and clinical care (46), though robots for quality of life (27), continuity of work and education (22), laboratory and supply chain automation (21), and non-clinical care (13) were notable. Ground robots were used more frequently (119) than aerial systems (84), but unlike ground robots, aerial applications appeared to take advantage of existing general purpose platforms that were used for multiple applications and missions. Of the 104 models of robots, 82 were determined to be commercially available or already existed as a prototype, 11 were modifications to existing robots, 11 were built from scratch. Teleoperation dominated the control style (105 instances), with the majority of those applications intentionally providing remote presence and thus not amenable to full autonomy in the future. Automation accounted for 74 instances and taskable agency forms of autonomy, 24. The data suggests areas for further research in autonomy, human-robot interaction, and adaptability.

연구 동기 및 목표

• COVID-19 초기 기간(Mar–Jul 2020) 동안 로봇의 실제 사용을 문서화하여 정책 입안자와 로봇 공학자들을 안내한다.
• 이해관계자 및 작업 영역별 로봇 응용의 분류 체계를 개발한다.
• 양상(지상 vs 공중), 제어 방식(원격조작, 자동화, 작업 가능한 자율성), 및 자율성 수준을 분석한다.
• 자율성과 HRI, 적응성에 대한 향후 연구의 격차와 우선순위를 식별한다.

제안 방법

• 언론, 소셜 미디어 및 과학 문헌으로부터 262건의 보고서를 수동으로 내용 분석.
• 203건의 COVID-19 관련 로봇 사용 사례를 33개국에서 추출.
• 작업 영역 및 임무에 기반한 30개의 하위범주를 포함한 6개 범주의 분류 체계로 분류.
• 양상(지상 vs 공중) 및 제어 방식(원격조작, 자동화, 작업 가능한 자율성)으로 집계.
• 로봇의 모델과 상용 가능 여부를 자주 사용하는 로봇과 상용 가능 여부 상태로 식별.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떤 이해관계자 및 작업 영역에서 COVID-19 관련 로봇 응용의 범주가 나타났는가?
• RQ2 팬데믹 기간 동안 지상 로봇과 공중 로봇은 사용 방식, 배치, 플랫폼 성숙도에서 어떻게 다른가?
• RQ3 COVID-19 로봇 배치에서 지배적인 제어 방식(원격조작, 자동화, 또는 반자율 작업 가능 에이전시)은 무엇인가?
• RQ4 자율성 및 HRI에서 향후 연구가 필요한 격차는 무엇인가?
• RQ5 가장 흔히 사용된 로봇 모델은 무엇이며 상용화되었거나 수정되었는가?

주요 결과

• 6개 응용 범주에 걸쳐 203건의 구체적 로봇 배치가 있었다.
• 지상 로봇(119건)이 공중 로봇(84건)보다 더 흔했다.
• 공공 안전(74건)과 임상 케어(46건)가 가장 큰 범주였으며, 그 외에는 삶의 질, 업무와 교육의 연속성, 실험실 및 공급망 자동화, 비병원 케어가 포함되었다.
• 제어는 원격조작이 지배적이었고(105건), 다수의 사례가 완전한 자율성보다는 원격 현존을 강조했다.
• 자동화는 74건의 사례를 차지했고, 그 중 24건은 작업 가능한 자율성 형태의 자율성을 포함했다; 여러 하위 범주에서 자율성과 원격조작 요소가 모두 나타났다.
• 다양한 모델과 플랫폼이 사용되었고(104개 모델; 82개 상용 가능하거나 기존 프로토타입; 11개 수정; 11개는 처음부터 제작), 가장 흔한 모델로는 DJI Mavic 2 Enterprise, TEMI, MMC가 꼽혔다.
• 공중 플랫폼은 임무 간의 재목적화를 빠르게 가능하게 하는 범용적 플랫폼이었고, 지상 로봇은 더 임무에 특정한 경향이 있었다(예: 소독, 배분).
• 데이터는 대형 실외 공간과 혼잡한 실내 공간에서의 내비게이션, 조작 능력, 물리적 인간-로봇 상호 작용 및 재고 인식에 강건한 컴퓨터 비전의 발전 기회를 강조한다.