[논문 리뷰] Smartphone-based Home Robotics

Lojain Jibawi, Saoussen Said외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 06.

Social Robot Interaction and HRI참고 문헌 5인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 오프더쇼프 스마트폰을 주 컴퓨팅 유닛으로 사용하는 스마트폰 기반 인간형 로봇 아키텍처를 제안한다. 이로 인해 비용을 3배 감소시키면서도 iOS 및 안드로이드와의 완전한 호환성을 확보할 수 있다. 스마트폰 하드웨어 및 소프트웨어 생태계를 활용함으로써, 익숙하고 확장 가능한 플랫폼을 통해 로봇 앱 개발과 대중 보급을 가속화하고자 한다.

ABSTRACT

Humanoid robotics is a promising field because the strong human preference to interact with anthropomorphic interfaces. Despite this, humanoid robots are far from reaching main stream adoption and the features available in such robots seem to lag that of the latest smartphones. A fragmented robot ecosystem and low incentives to developers do not help to foster the creation of Robot-Apps either. In contrast, smartphones enjoy high adoption rates and a vibrant app ecosystem (4M apps published). Given this, it seems logical to apply the mobile SW and HW development model to humanoid robots. One way is to use a smartphone to power the robot. Smartphones have been embedded in toys and drones before. However, they have never been used as the main compute unit in a humanoid embodiment. Here, we introduce a novel robot architecture based on smartphones that demonstrates x3 cost reduction and that is compatible with iOS/Android.

연구 동기 및 목표

• 인간형 로봇의 대중 보급을 저해하는 분산된 로봇 생태계와 낮은 개발자 인cent리브 문제를 해결하기 위해.
• 기존 스마트폰 하드웨어와 소프트웨어를 재활용하여 인간형 로봇의 비용과 복잡성을 줄이기 위해.
• 모바일 앱 생태계(iOS/안드로이드)를 인간형 로봇에 원활하게 통합하여 로봇 앱 개발 속도를 높이기 위해.
• 기존 소비자용 스마트폰을 중심 처리 장치로 사용함으로써 전통적인 로봇 아키텍처에 대한 실현 가능한 저비용 대안을 제시하기 위해.
• 통합적이고 확장 가능한 아키텍처를 통해 스마트폰 기능과 인간형 로봇 기능 간 격차를 메우기 위해.

제안 방법

• 기존의 전용 로봇 프로세서 대신 표준 스마트폰을 인간형 로봇의 주요 계산 핵심으로 통합하기.
• 스마트폰의 기존 센서(카메라, 자이로스코프, GPS), 통신 모듈(Wi-Fi, 블루투스), 그리고 처리 능력을 활용해 로봇의 인식 및 제어에 사용하기.
• 스마트폰을 로봇 액추에이터, 센서 및 전원 시스템에 연결하기 위한 하드웨어 인터페이스 개발하기.
• 안드로이드 및 iOS 소프트웨어 스택을 활용해 로봇 애플리케이션을 네이티브로 실행함으로써 기존 400만 개 이상의 모바일 앱에 접근 가능하게 하기.
• 스마트폰을 안정적으로 고정하면서도 센서 및 액추에이터 통합이 가능한 모듈식 기계적 구조 설계하기.
• 실시간 제어 파이프라인을 구현하여 인식 및 의사결정 작업을 스마트폰에 위임함으로써 반응성 확보하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스마트폰이 인간형 로봇의 주 컴퓨팅 유닛으로 기능할 수 있는가, 전용 로봇 하드웨어를 대체할 수 있는가?
• RQ2 스마트폰 소프트웨어 및 앱 생태계가 로봇 애플리케이션 개발을 얼마나 가속화할 수 있는가?
• RQ3 스마트폰을 핵심 프로세서로 사용함으로써 인간형 로봇에서 기대할 수 있는 비용 절감 효과는 어느 정도인가?
• RQ4 실생활 작업에서 스마트폰 기반 로봇의 성능은 기존 인간형 로봇 시스템과 비교해 어떻게 되는가?
• RQ5 스마트폰을 인간형 로봇 본체에 통합하는 데 있어 기술적 및 아키텍처적 과제는 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 스마트폰 기반 아키텍처는 기존 인간형 로봇 대비 전체 시스템 비용을 3배 감소시켰다.
• 로봇는 기존 스마트폰 센서와 처리 능력을 활용해 실시간 인식 및 제어 작업을 성공적으로 수행했다.
• 시스템은 iOS 및 안드로이드 모두와 완전히 호환되어 표준 모바일 애플리케이션을 로봇에 배포할 수 있었다.
• 스마트폰 하드웨어 및 소프트웨어 통합을 통해 로봇 애플리케이션의 빠른 프로토타이핑 및 배포가 가능했다.
• 스마트폰 기술의 발전에 따라 진화할 수 있는 확장성 있고 유연한 플랫폼을 지원한다.
• 개발자들이 익숙한 모바일 개발 도구 및 프레임워크를 사용할 수 있어 진입 장벽을 크게 낮췄다.