라이트한 로봇 객체 플랫폼 라탄턴

초록

라탄턴은 약 40 달러의 저비용으로 제작 가능한 최소형 로봇 객체 플랫폼이다. 손에 쥘 수 있는 형태와 진동·키네스틱 햅틱 피드백을 제공하며, 오픈소스 하드웨어·소프트웨어 스택을 갖춘다. 설계 목표는 저비용, 손쉬운 조립, 햅틱 인터랙션, 그리고 확장성을 확보하는 것이며, 워크숍·감각실·외부 연구실·대학 강의·공공 전시 등 다섯 가지 실증 연구를 통해 HRI 분야에서 진입 장벽을 낮추는 효과를 입증한다.

상세 분석

라탄턴은 “쉽게 조립하고 따뜻하게 상호작용한다”는 철학 아래 네 가지 핵심 설계 목표를 설정한다. 첫째, 햅틱을 중심으로 서보 모터가 구동하는 벨트‑풀리 메커니즘을 통해 축방향 압축·팽창을 만들고, 별도 진동 모터로 진동 피드백을 제공한다. 이중 햅틱 구조는 사용자가 손에 쥐었을 때 촉각적 존재감을 부여하며, 단순 1 DOF 움직임만으로도 풍부한 감각적 신호를 전달한다. 둘째, 휴대성을 위해 PET‑G 슬라이스 쉘을 사용해 가볍고 변형 가능한 외피를 구현하고, 배터리 팩과 전원 어댑터를 교체 가능하도록 설계했다. 셋째, 저비용을 달성하기 위해 3D 프린터용 PLA 부품, 레이저 커팅 PET‑G 시트, 라즈베리 파이 피코 W, 서보·진동 모터 등 상용 부품만을 사용했으며, 전체 부품 비용을 약 40 USD로 제한했다. 넷째, 단순성을 위해 기구 설계와 전자 회로를 최소화하고, 조립에 필요한 부품 수와 공정 단계를 최소화했다.

기계 설계에서는 초기 6개의 가이드 로드와 벨트 시스템이 기울어짐과 불완전한 스트로크 문제를 일으켜, 이후 가이드 로드를 벨트 가이드와 통합하고 베이스 하우징을 추가함으로써 구조적 안정성을 확보했다. 최종 모델은 상단 브레이스를 통해 외부 압력에 대한 붕괴를 방지하고, 스냅‑온 스탠드로 서서히 전시하거나 배터리를 내부에 보관할 수 있다. 쉘은 1 mm 두께, 18개의 슬라이스로 구성돼 압축 시 방사형 팽창을 유도하며, 길이와 슬라이스 수를 조절해 사용자 맞춤형 촉감 변화를 제공한다.

전기·제어 측면에서는 라즈베리 파이 피코 W를 메인 컨트롤러로 채택해 Wi‑Fi 통신과 GPIO 확장을 지원한다. 서보와 진동 모터는 각각 25 kg·cm 토크와 2채널 모터 드라이버로 구동되며, 7.5 V DC 전원(배터리 또는 어댑터)에서 5.5 V와 3.3 V 로 전압을 분배한다. 소프트웨어 스택은 두 가지 접근 방식을 제공한다. 첫 번째는 마이크로파이썬 기반 SDK로, 간단한 API 호출만으로 동작 정의·스케줄링·센서 이벤트 처리를 가능하게 하여 빠른 프로토타이핑을 지원한다. 두 번째는 microROS와 ROS 2를 연동한 구조로, 라탄턴을 기존 ROS 기반 연구 파이프라인에 매끄럽게 통합할 수 있게 한다. 이는 로봇 행동을 고수준 노드에서 제어하고, 라탄턴 자체는 경량 microROS 노드로 동작하도록 설계돼 실시간성 및 확장성을 동시에 만족한다.

평가 실험은 다섯 가지 맥락에서 진행됐다. 1) 공동 설계 워크숍에서는 디자이너·연구자가 라탄턴을 활용한 새로운 인터랙션 시나리오를 공동 창출했으며, 참가자들은 저비용·손쉬운 조립이 창의적 실험을 촉진한다는 의견을 제시했다. 2) 감각실 사례 연구에서는 라탄턴을 조명·음향·진동이 결합된 감각 통합 장치로 활용해 스트레스 감소와 집중력 향상 효과를 관찰했다. 3) 외부 HRI 연구실 배포에서는 네 개의 국제 연구팀이 라탄턴을 자체 실험에 적용했으며, 모두 조립 시간 <30 분, 추가 부품 최소화라는 공통된 긍정적 피드백을 제공했다. 4) 대학 강의 통합에서는 대학원 HRI 과목의 실습 과제로 라탄턴을 사용했으며, 학생들의 프로젝트 다양성(로봇 애완동물, 감정 조절 디바이스, 협업 보조 등)이 크게 확대되었다. 5) 공공 전시에서는 고령자와 아동을 대상으로 라탄턴을 체험하게 했으며, 친숙한 등불 형태와 촉각 피드백이 높은 호기심과 정서적 안정감을 유발했다. 전반적으로 라탄턴은 “사회적 의미 부여”가 가능한 최소형 로봇 객체로서, 저비용·휴대성·햅틱 특성이 HRI 연구와 교육, 실생활 적용에 폭넓은 가능성을 제공한다는 결론에 도달했다.

한계점으로는 현재 1 DOF 움직임과 제한된 센서(터치·IMU)만 제공한다는 점, 배터리 수명이 사용 패턴에 따라 크게 변동한다는 점, 그리고 대량 생산 시 부품 조달 및 품질 관리가 추가 과제로 남아 있다. 향후 연구에서는 다중 자유도 액추에이터 추가, 모듈형 센서 팩 확장, 그리고 클라우드 기반 행동 설계 툴을 제공함으로써 라탄턴의 기능성을 더욱 풍부하게 만들 계획이다.