[논문 리뷰] Blockchain for Multi-Robot Collaboration to Combat COVID-19 and Future Pandemics

Saeed Hamood Alsamhi, Brian Lee|arXiv (Cornell University)|2020. 10. 05.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 72인용 수 22

한 줄 요약

이 개념적 논문은 코로나19 및 향후 팬데믹 기간 동안 자율적이고 안전하며 신뢰할 수 있는 운영을 향상시키기 위해 블록체인 기반의 분산형 프레임워크를 제안한다. 이 시스템은 이질적인 로봇 간의 신뢰할 수 없는 조율, 데이터 공유 및 목표 일치를 위해 블록체인을 활용함으로써 복원력 향상, 인간 간 접촉 감소, 격리 지역 내 소독, 배달, 건강 모니터링과 같은 핵심 임무 지원을 가능하게 한다.

ABSTRACT

This conceptual paper overviews how blockchain technology is involving the operation of multi-robot collaboration for combating COVID-19 and future pandemics. Robots are a promising technology for providing many tasks such as spraying, disinfection, cleaning, treating, detecting high body temperature/mask absence, and delivering goods and medical supplies experiencing an epidemic COVID-19. For combating COVID-19, many heterogeneous and homogenous robots are required to perform different tasks for supporting different purposes in the quarantine area. Controlling and decentralizing multi-robot play a vital role in combating COVID-19 by reducing human interaction, monitoring, delivering goods. Blockchain technology can manage multi-robot collaboration in a decentralized fashion, improve the interaction among them to exchange information, share representation, share goals, and trust. We highlight the challenges and provide the tactical solutions enabled by integrating blockchain and multi-robot collaboration to combat COVID-19 pandemic. The framework of our conceptual proposed can increase the intelligence, decentralization, and autonomous operations of connected multi-robot collaboration in the blockchain network. We overview blockchain potential benefits to defining a framework of multi-robot collaboration applications to combat COVID-19 epidemics such as monitoring and outdoor and hospital End to End (E2E) delivery systems. Furthermore, we discuss the challenges and opportunities of integrated blockchain, multi-robot collaboration, and the Internet of Things (IoT) for combating COVID-19 and future pandemics.

연구 동기 및 목표

• 팬데믹 긴급 상황에서 중심 집중식 제어 및 신뢰 결여 문제를 해결하기 위해.
• 격리 지역에서 다양한 임무를 수행하는 이질적 로봇 간에 안전하고 분산된 조율을 가능하게 하기 위해.
• 블록체인을 로봇공학 및 사물인터넷(IoT)과 융합하여 복원력 있고 자율적이며 확장 가능한 팬데믹 대응 시스템을 구축하기 위해.
• 분산 원장 기술을 통해 로봇 운영의 투명성, 무결성 및 추적 가능성을 향상시키기 위해.
• 미래에 대비한, 높은 위험도와 동적인 환경에서 작동할 수 있는 지능형 로봇 시스템의 기반을 마련하기 위해.

제안 방법

• 팬데믹 대응 시나리오에서 다중 로봇 시스템의 제어 및 조율을 분산화하기 위한 블록체인 기반 아키텍처를 설계하기 위해.
• 블록체인을 활용해 로봇 행동, 임무 할당 및 센서 데이터의 안전한 로깅을 수행하여 감사 가능성과 신뢰도를 확보하기 위해.
• 실시간 조건에 기반해 임무 위임, 목표 공유 및 공감대 형성을 자동화하기 위해 스마트 계약을 구현하기 위해.
• 로봇과 IoT 장치를 통합해 온도, 마스크 착용 준수 여부 및 배달 상태와 같은 실시간 데이터 교환을 가능하게 하기 위해.
• 민감한 의료 환경에서의 개인정보 보호, 확장성 및 액세스 제어를 확보하기 위해 허가된 블록체인을 활용하기 위해.
• 병원 및 외부 지역에서 블록체인 추적 로봇 페어를 활용한 엔드 투 엔드(E2E) 배달 및 모니터링 프레임워크 정의하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기술은 팬데믹 기간 동안 이질적 로봇 간에 어떻게 분산형이고 신뢰할 수 있는 조율을 가능하게 하는가?
• RQ2 실시간으로 작동하는 임무 중심의 운영을 위해 블록체인을 다중 로봇 시스템에 통합할 때의 주요 과제는 무엇인가?
• RQ3 격리 및 비상 대응 상황에서 블록체인은 로봇 운영의 투명성, 무결성 및 추적 가능성을 어떻게 향상시키는가?
• RQ4 블록체인은 자율 로봇 간의 안전한 데이터 공유 및 목표 일치를 어떻게 가능하게 하는가?
• RQ5 블록체인, 로봇공학 및 사물인터넷(IoT)의 통합은 어떻게 확장 가능하고 복원력 있는 팬데믹 대응 시스템을 창출하는가?

주요 결과

• 제안된 블록체인 프레임워크는 팬데믹 대응 시나리오에서 다중 로봇 시스템의 분산형, 자율적이고 안전한 조율을 가능하게 한다.
• 블록체인은 로봇 행동, 임무 및 데이터 교환의 불변 로그를 제공함으로써 신뢰도와 투명성을 향상시킨다.
• 스마트 계약은 중앙 집중식 기관 없이도 동적 임무 할당과 공감대 형성을 가능하게 하여 시스템의 복원력을 향상시킨다.
• 통합은 병원 및 외부 지역에서 블록체인 추적 로봇 페어를 활용한 엔드 투 엔드(E2E) 배달 및 모니터링 시스템을 지원하며, 검증 가능한 운영 로그를 제공한다.
• 이 프레임워크는 인간 운영자에 대한 의존도를 감소시켜 전염 위험이 높은 환경에서의 노출 위험을 최소화한다.
• 개념적 모델은 향후 팬데믹 대비를 위한 확장 가능하고 지능적이며 안전한 로봇 운영의 실현 가능성을 입증한다.