개인화 서비스 로봇을 위한 온톨로지 기반의 통합 지식 구축 방안

Abstract

사람들의 편의를 위해 다양한 서비스를 수행할 수 있는 서비스 로봇에 대한 관심이 높아지고 있다. 현실 세계에서 서비스 로봇이 자율적으로 동작하기 위해서는 다양한 센서 데이터가 있는 서비스 환경에서 고수준의 의미 정보를 이해하는 것이 중요하다. 그 동안 로봇 지식을 구현하려는 많은 시도가 있었지만 대부분의 기존 로봇 지식은 특정 서비스에 국한되어 있으며 다양한 서비스로의 확장에 어려움을 가진다. 또한 개인 정보와 사회적 관계와 같은 사용자와 관련된 지식 정보의 부족으로 개인화 된 서비스에 적합하지 않다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 논문에서는 서비스 로봇에게 다양한 환경에서 주어진 작업을 효과적으로 해결할 수 있도록 저레벨의 센서 데이터와 고레벨의 의미 정보를 통합하는 온톨로지 기반의 통합 로봇 지식을 소개한다. 지능형 로봇 지식에는 서비스의 의존적인 점을 피하고 다양한 서비스로의 확장을 위해 사용자, 로봇, 인지, 환경, 행위 5가지 온톨로지로 분류하여 관리한다. 지능형 로봇 지식은 일반적인 지식뿐만 아니라 로봇의 수행 능력, 구성요소 등의 전문 지식까지 구성한다. 온톨로지 모델 내에서는 서비스 환경에 대한 실제 지도 정도와 서비스 수행에 필요한 모든 의미론적 관계를 정의한다. 또한 지능형 로봇의 지식을 기반으로 한 서비스 에이전트 간 상호작용을 위한 서비스 인터페이스를 표준화하였으며 서비스에 필요한 지능적인 문제 해결 능력을 위한 추론 모듈을 포함하는 지식 관리 시스템을 제안한다. 서비스 인터페이스 모듈은 지능형 로봇 지식에 대한 타 에이전트의 요청에 대한 응답을 제공하며 추론 모듈은 논리적 규칙을 사용하여 서비스에 적합한 데이터를 추론한다. 본 논문에서는 사무환경에서의 인간 - 로봇 대화형 서비스 시나리오를 기반으로 실험을 진행한다. 서비스 로봇의 종류는 Turtlebot2을 사용하였으며 실험을 통해 온톨로지 기반의 통합 로봇 지식을 검증할 수 있었고, 서비스에 대한 지식 관리자 시스템의 높은 효율성을 확인 할 수 있었다.