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  • 시편연마기 Minitech 233~365 series
  • 신진연구자 인터뷰

    신진연구자 인터뷰는 기계공학과 건설공학 분야의 젊은 연구자들의 연구성과를 알리고자 기획되었습니다.
    대상은 박사과정 이상 40세 미만의 연구자로 뚜렷한 연구성과가 있으면 언제든 참여 가능합니다.
    또한 주변에 추천할 만한 연구자가 있으면 추천을 부탁드립니다. (ariass@naver.com)

    • 김민준(Min Jun, Kim)
      복잡한 환경에서 안전한 aerial manipulation 수행을 위한 시스템 개발
      김민준(Min Jun, Kim)(DLR(German Aerospace Center))
      이메일:MinJun.Kim at dlr.de
      1678 1 3
    1. 본인의 연구에 대해서 소개를 부탁 드립니다.



    저는 기본적으로 로봇과 사람/환경의 물리적 인터랙션 문제에 관심이 많습니다. 위 사진에서 보듯이 이족보행 로봇, 헬리콥터 기반의 aerial manpulator등을 이용하여 연구를 수행 중입니다. 이족보행의 경우, 로봇이 땅을 디딜 때 마다 발생하는 인터랙션(충돌)이 어려움을 유발합니다. 충돌로 인한 로봇 발의 떨림을 빠르게 제거하지 못하면 보행에 실패할 가능성이 높아집니다. Aerial manipulator는 헬리콥터의 under-actuation이 가장 큰 어려움입니다. 헬리콥터의 body horizontal 방향으로는 액츄에이션이 없기 때문에, 이 방향으로는 에너지를 감소시킬 직접적인 방법이 없습니다. 이런 문제를 해결하기 위해서 제가 주로 사용하는 것은 passivity라고 부르는 툴입니다. Passivity를 이용하면 시스템(로봇)이 외부와 인터랙션 하는 동안 에너지가 생성되지 않고 감소하기만 하는것을 수학적으로 보장할 수 있습니다.




    최근에는 새로운 aerial manipulation 시스템을 개발하는 일을 주로 하고 있습니다. 기존의 헬리콥터 기반 aerial manipulator는 로터 블레이드의 지름이 4미터에 달하기 때문에, 주변 환경과의 충돌 위험으로 인해 플랜트와 같은 실제 industrial site에서는 작업이 제한적입니다. 이를 극복하기 위하여 비교적 작은 aerial manipulation platform을 crane에 매다는 새로운 방식의 시스템을 구상하였습니다. 이를 저희는 SAM (cable-suspended aerial manipulator)라고 부릅니다. 결과적으로 SAM을 이용하면 훨씬 안전한 작업이 가능합니다. 만약 SAM이 정상적으로 동작하지 않더라도 crane을 이용하여 SAM을 쉽게 회수할 수 있기 때문입니다. 연구적으로도 재미있는 토픽들이 여러가지 있습니다. 예를 들어, 주변 환경과 충돌을 피하기 위한 SAM의 자세제어(또는 oscillation-damping제어), whole-body control framework, 그리고 vision 등 여러 센서 시스템을 이용한 tele-manipulation 등의 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 crane 뿐만이 아니라 헬리콥터에 매달아 활용성을 더욱 극대화시키는 것 또한 시도하고 있습니다.







    2: 본인의 최근 논문이나 대표 논문을 기재해 주세요. (5개 이하)

    - “Development of sam: cable-suspended aerial manipulator”, IEEE ICRA 2019

    - “Model-free friction observers for flexible joint robots with torque measurements”, IEEE T-RO, 2019

    - “A passivity-based nonlinear admittance control with application to powered upper-limb control under unknown environmental interactions”, IEEE/ASME T-MECH, 2019

    - “Disturbance-observer-based pd control of flexible joint robots for asymptotic convergence”, IEEE T-RO, 2015

    - “Bringing nonlinear h-infinity optimality to robot controllers”, IEEE T-RO, 2015


    3. 독일 DLR연구소는 로봇분야에서도 굉장히 독보적인 연구가 많은 것으로 압니다. DLR연구소에 에 대한 소개와 여기서 진행중인 연구, 이곳에 취업하기 위해서는 어떤 경력이 필요할까요?

    DLR의 하부 조직인 Robotics and Mechatronics Center (RMC)는 약 200명의 staff로 구성된 비교적 큰 조직이고 연구 분야도 다양합니다. 뮌헨 근교 Wessling이라는 작은 마을 근처에 위치하고 있습니다. 항공우주 연구소라는 identity를 살려서 우주에서 동작하는 로봇을 연구하거나, 우주-행성 간 teleoperation을 수행하기 하고, 날아다니는 로봇(aerial robots)을 연구하기도 합니다. 하지만 이 외에도 휴머노이드, 스마트 팩토리 등 다양한 토픽을 연구합니다. https://rmc.dlr.de/360/ 에 접속하시면 온라인으로 랩 투어를 하실 수 있습니다.

    제 개인적인 생각으로는 DLR에 취업하기 위해 특별히 다른 경력이 필요하지는 않습니다. 어느 다른 연구소와 마찬가지로 일단 research fit이 잘 맞아야 하고, 뛰어난 publication track record를 유지해야 합니다. Publication이 아니라도 다른 방법으로 자신의 우수성을 입증할 수 있다면 그것도 좋다고 생각합니다. 제 생각에 무엇보다 중요한 것은, DLR의 연구에 계속 관심을 가져주시고 학회에서 적극적으로 네트워킹을 하는 것입니다.


    4. 앞으로 진행할 연구 방향이나 목표가 있으시다면?

    저는 크게 두가지 방향으로 연구를 수행할 생각입니다. 한 가지는 요즘 산업계에서 큰 주목을 받고 있는 협동로봇이며, 또 다른 한 가지는 aerial manipulation문제입니다. 전자는 당장 산업계에 쓰일 수 있는 기술을 개발한다는 의미가 있고, 후자는 연구적으로 새로운 분야를 개척해 나간다는 의미가 있다고 생각합니다.


    5. 본인이 영향을 받은 다른 연구자나 논문이 있다면?

    일단 제 연구실 선배인 박종훈박사님의 학위논문 “Analysis and Control of Kinematically Redundant Manipulators: An Approach based on Kinematically Decoupled Joint Space Decomposition”을 꼽을 수 있습니다. 이 논문은 로봇 매니퓰레이션을 연구하려고 하시는 분들은 꼭 읽어보기를 추천해 드립니다. 이 외에도 한양대학교 최영진교수님의 “Performance and H-infinity optimality of PID trajectory tracking controller for Lagrangian systems”논문의 영향을 많이 받았습니다. 잘 튜닝된 PID 제어기가 웬만한 제어기보다 성능이 좋은데, 왜 그런지를 최적성을 통해 보인 논문입니다. 로봇의 인터랙션 문제에 관심을 가지면서 DLR에서 나온 여러 가지 passivity기반 impedance control 논문들, 대표적으로는 “A unified passivity-based control framework for position, torque and impedance control of flexible joint robots” 그리고 “On the passivity-based impedance control of flexible joint robots”의 영향을 많이 받았습니다.


    6. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람이 있다면?

    연구를 진행하면서 논문으로 출판되는 것은 로봇 시스템에 적용된 알고리즘 중 극히 일부분입니다. 예를 들어 제어 알고리즘이나, 비전 알고리즘, 모션 플래닝 등 특정 한 가지 기술을 논문의 형태로 발표합니다. 하지만 로봇을 이용하여 어떤 작업을 수행하려면 이러한 모든 기술들을 적절히 integration해야 합니다. 개인적으로, 저의 연구가 로봇에 적용되어 이전에는 불가능했던 작업을 성공적으로 수행하는 것을 보았을 때 가장 큰 보람을 느낍니다.


    7. 이 분야로 진학하려는 후배들에게 조언을 해 주신다면?

    우선 로보틱스를 학문으로 하고자 하는 학부생 분들께는 대학원에 입학하기 전에 수학실력을 최대한 키우라고 조언하고 싶습니다. 물론 로보틱스를 연구 하는데 있어 다양한 종류의 지식과 스킬이 필요하지만, 제 개인적인 생각으로는 이들 대부분 대학원 이후에도 자의적/타의적으로 공부할 기회가 많이 있습니다. 반면에 수학은 당장 연구를 수행하는데 아주 직접적인 연관성이 없기 때문에, 대학원 이후에는 시간을 투자하기 쉽지 않습니다. 하지만 수학적 백그라운드가 탄탄할수록 로보틱스에서 다양한 분야로 뻗어나갈 수 있는 기본적인 체력이 있다고 생각합니다. 따라서, 길게 보시고 집합론, 선형대수, 해석학, 토폴로지 등의 전공수학을 최대한 단단히 다지시길 추천해 드립니다. 이미 대학원에서 로봇을 연구하고 계시는 분들께는 논문 하나하나에 신경쓰기 보다는 큰 그림을 그리라고 말씀드리고 싶습니다. 장기적으로 추구하는 토픽이 없이 당장 논문 한편 한편에 매몰되는 것을 가끔 봅니다. 물론 논문을 게재하는 것은 연구자에게 큰 결실이긴 하지만 논문이 연구의 본질은 아닙니다. 로보틱스 분야는 시스템을 다루어야 하기 때문에 어차피 논문이 많이 나오는 분야가 아닙니다. 논문에 너무 연연해 하지 마시고 하고싶은 연구를 하면서 본질적인 것에 더 집중한다면 나머지는 자연스럽게 따라올 거라는 말씀을 드리고 싶습니다.


    8. 다른 하시고 싶은 이야기들.

    메이트릭에서 나오는 인터뷰들을 재미있게 보고 있습니다. 저에게도 인터뷰 기회를 주셔서 감사드립니다. 독자분들 학회에서 보시면 아는척 해주세요. 그리고 이 기회를 빌어 포스텍 로보틱스 연구실 정완균 교수님 및 선후배님들, DLR 동료들, 그리고 H2020 AEROARMS 콘소시움의 동료들에게 감사함을 표합니다.



     
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    전체댓글 3

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    |2019.11.26
    요즘 관심분야인데... 좋은 자료입니다!!
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    |2019.11.26
    다양한 작업 능력을 갖출 수 있다면 유용한 분야가 많이 있을 것 같아요~
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    |2019.11.20
    하늘을 나는 팔인건가요...ㅎㅎ 규모가 대단합니다.
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