11월 9일, 제15회 전국운동회(이하 "전운회") 개막식이 광둥 올림픽 스포츠 센터에서 열렸다. 개막식에서 휴머노이드 로봇이 2천 년 이상 된 청동 타악기 주위(句鑃)를 연주했다. 로봇은 어떻게 사람처럼 리듬에 맞춰 악기를 연주할 수 있을까? 그 배후의 기술적 도전은 얼마나 큰 것일까? 관련 휴머노이드 로봇 전문가가 《환구시보》 기자에게 가장 큰 난점은 로봇의 "힘"에 대한 유연한 제어라고 말했다. 단순히 "두드리는 것"이 아니라 "잘 두드려야" 한다는 것이다.

 

ㅡ 모든 타격은 고정밀도를 달성해야

 

보도에 따르면, 이번 전운회 개막식의 운영 총감독 장수룽은 로봇의 청동 악기 연주가 "정밀한 타격"이며, "그 난이도는 전 세계적으로도 전례가 없었다"고 소개했다. 즉, 3대의 로봇이 음악의 선율에 맞춰 공연을 완성해야 하며, 모든 음을 주위에 정확히 타격해야 한다. 고음, 중음, 저음에 따라 망치의 낙점도 달라진다.

 

선전시 인공지능 및 로봇 연구원 구현지능센터 주임 리우샤오산은 10일 《환구시보》 기자와의 인터뷰에서 휴머노이드 로봇의 청동 악기 정밀 타격 도전이 주로 세 가지 측면에서 나타난다고 밝혔다. 첫째, 청동 악기가 정확하고 아름다운 소리를 안정적으로 내도록 하기 위해 모든 타격이 고정밀도를 달성해야 한다. 소리는 타격 위치, 강도, 각도에 의해 결정되며 "대충"은 허용되지 않는다. 이는 로봇 본체가 고강성 기계 구조와 고정밀 서보 드라이브를 갖추고, 인코더, 토크 제어 등의 기술과 결합하여 끝단 망치가 지정된 시간, 지정된 궤적, 지정된 속도로 지정된 위치에 떨어지도록 보장해야 함을 의미한다.

 

둘째, 이번 공연은 한두 번의 시범 동작이 아니라 수 분간 지속되는 긴 시퀀스의 연주로, 수백 번에서 수천 번의 타격이 모두 안정된 리듬과 균형 잡힌 강도를 유지해야 한다. 이는 시스템이 전체 프로그램 동안 지속적으로 고주파 폐루프 제어를 수행하여 열 드리프트, 기계적 미세 변형, 브래킷 진동 등의 요소로 인한 누적 오차를 방지하고 "뒤로 갈수록 부정확해지는" 상황을 피해야 함을 의미한다. 완벽한 궤적 계획, 상태 모니터링 및 오차 교정 능력을 갖춰야만 대형 문화체육 행사의 생방송 환경에서 현장과 카메라의 돋보기 같은 시험을 견딜 수 있다.

 

셋째, 여러 대의 로봇의 협동 연주다. 화면과 소리의 전체적인 일관성을 보장하기 위해 다중 기계 시스템은 동일한 시간 기준 하에서 작동하여 밀리초 수준의 동기화를 실현해야 한다. 현장에서는 일반적으로 통합 메인 제어 시스템이 리듬과 트리거 신호를 전달하고, 로컬 저지연 네트워크를 통해 각 로봇을 연결하여 서로 다른 위치에서의 타격 동작이 시간과 공간에서 높은 일관성을 유지하도록 보장하면서 기계 궤적 간의 간섭 위험을 피한다.

 

ㅡ 여러 도전에 직면

 

또 다른 휴머노이드 로봇 전문가는 10일 《환구시보》 기자에게 공연 난이도 측면에서 로봇의 악기 타격은 "공장 생산 라인에서 볼 수 있는 물건을 잡거나 용접하는 로봇과는 완전히 다른 개념"이라고 말했다. 그는 공장의 로봇은 핵심 임무가 "반복"이며, 즉 고정된 궤도에서 고정된 물체에 대해 고정된 동작을 수행하는 것이라고 설명했다. 반면 개막식의 로봇은 핵심 임무가 "공연"이며, 예술과 기술의 결합이다.

 

전문가는 가장 큰 난점이 "힘"의 유연한 제어라고 말했다. "이것은 단순히 '두드리는 것'만으로는 충분하지 않고, '잘 두드려야' 한다. 청동 악기의 발성은 타격의 강도, 속도, 각도에 매우 민감하다. 힘이 작으면 소리가 나오지 않고, 힘이 크면 소리가 '터져서' 음색이 맞지 않고, 심지어 이러한 귀중한 악기가 손상될 수도 있다." 그는 더 나아가 산업에서 로봇이 추구하는 것은 "강성"과 "정밀도"라고 설명했다. 예를 들어 부품을 용접할 때 오차를 0.1mm 이내로 제어하는 것이다. 그러나 무대에서는 "유연성"을 추구하며, 로봇은 인간의 "손맛"과 같은 힘 피드백 제어가 필요하다. 접촉하는 순간을 감지하고 악보에서 요구하는 "가볍게, 무겁게, 천천히, 급하게"를 정확하게 출력할 수 있어야 한다. 이는 로봇 제어 알고리즘과 서보 모터 기술에 있어 매우 큰 도전이다.

 

두 번째 난점은 "시간"의 정확한 협동이다. 전문가는 이것이 한 로봇의 "독주"가 아니라 "로봇 오케스트라"라고 말했다. 그들은 현장의 실제 연주자와 전체 배경 음악과 밀리초 수준의 정확한 동기화를 유지해야 한다. 여러 대의 로봇이 각각의 동작 명령, 통신 및 실행에서 어떠한 지연이나 오류도 있어서는 안 된다. 어느 한 로봇이 "빨리 치거나" "늦게 치면" 개막식과 같은 수준의 공연에서는 명백한 실수가 된다. 이러한 대규모, 고정밀의 "집단 지능" 협동을 실현하기 위해서는 배후의 중앙 제어 시스템, 네트워크 통신의 저지연성과 안정성에 대한 요구가 최고 수준이다.

 

 

세 번째 난점은 "정확함"의 환경 적응이다. 대형 경기장의 개막식은 현장 환경이 실험실보다 훨씬 복잡하다. 조명, 온습도, 가능한 전자기 간섭 등이 실험실과 다르다. 로봇은 불규칙하고 비표준적인 청동 악기의 타격점을 정확히 위치시켜야 하며 오차가 있어서는 안 된다. 이는 일반적으로 고정밀 시각 인식 시스템에 의존하거나, 사전에 극도로 복잡한 물리적 공간 보정을 수행해야 한다. 이렇게 거대한 장면에서 모든 로봇이 장시간 공연 중에 안정적이고 오류 없이 작동하도록 보장하는 것 자체가 시스템 엔지니어링과 통합 능력에 대한 엄청난 시험이다. 전문가는 공연이 기술을 과시하기 위한 것이 아니라 실제로는 "인공지능+첨단 제조"의 집중적인 전시라고 요약했다. "이는 우리의 로봇 기술이 단순히 '강성'을 추구하는 생산에서 '유연성'과 '지능'이 필요한 더 높은 단계로 발전하고 있음을 보여준다."

 

ㅡ 악기 연주 능력의 응용 시나리오

 

보도에 따르면, 전운회 개막식에서 공연을 담당한 3대의 로봇은 중국 로봇 기업 유비센(UBTECH)의 최신 Walker S2 휴머노이드 로봇이다. 이 로봇 회사의 관련 책임자는 《환구시보》 기자에게 이 3대의 로봇이 회사의 최신 알고리즘을 탑재하고 있다고 말했다. "우리가 자체 개발한 핸드-아이 보정, 운동학 보정, 말단 부하 식별 및 전신 힘-위치 혼합 제어 등의 핵심 기술이 고정밀 시각 인식 알고리즘과 Walker S2의 고동적 모션 추적 능력과 결합되어, 로봇이 고주파, 고동적 타격 상황에서도 안정적으로 서 있을 수 있게 하고, 밀리미터 수준의 정확한 타격, 밀리초 수준의 동작 동기화 응답을 실현하며, 안정적인 타격 강도(서로 다른 음조의 타격 강도 오차가 10% 이하)로 개막식 문화체육 공연의 서막을 함께 연주했다."

 

위 로봇 전문가는 또한 대부분의 시연(전운회 개막식 공연 포함)이 고도로 구조화되고 프로그램화된 환경에서 이루어지는 "성과 전시"라고 말했다. 그러나 진정한 범용 지능과 자율적 변화 대응이야말로 전 산업이 공략하고 있는 "무인 지역"이라고 했다.

 

그러나 전문가는 이것이 "'편집형' 능력이 '단순히 공연을 위한 것'이라는 의미는 결코 아니다"라고 설명했다. 이러한 "제한된 지능" 또는 "편집형" 능력은 휴머노이드 로봇의 상업화 구현을 위한 첫 번째이자 가장 중요한 초석이다. 전운회 개막식에서의 로봇 공연은 하드웨어의 안정성과 제어의 정확성을 보여주는 것이 더 많으며, 이는 미래에 공장 응용에 진입하기 위한 "입장권"이다.

 

전문가는 우리가 자동에서 자율로 진화하는 중요한 전환점에 있으며, 우리가 지금 보고 있는 대부분의 "편집형" 능력과 유사한 시연은 단순한 공연이 아니라 "곧 다가올 산업 및 상업적 규모 구현을 위한 탄탄한 기초를 다지는 것"이라고 생각한다. 구현 지능 영역에서 가장 핵심적이면서도 가장 어려운 것은 로봇을 더 똑똑하게 만드는 것이다. (환구시보 보도기자 천쯔솨이)

 

2025-11/11

(원문보기) https://china.huanqiu.com/article/4P5cvIkJ0y5

 

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