인간과 실시간 협연을 위한 바이올린 연주 로봇 개발

국문 초록 (Abstract)

Auditory Feedback 시스템은 로봇이 만들어 내는 소리를 분석하여, 의도하려는 소리가 나도록 보정하는 일종의 지연 피드백 (Delayed feedback) 시스템이다. 현재 Auditory Feedback 시스템을 적용한 연구는 시작단계이며 바이올린 로봇과 같은 고차원적인 현악기에 적용 연구는 세계에서도 전무한 실정이다. 또한 국내에는 국외에 비해 악기 연주로봇 연구가 현저히 부족한 실정이고, 현악기를 이용한 연주 로봇 기술 연구는 전무한 상태이다. 특히 기존의 지연 피드백 (Delayed feedback)이 아닌 실시간 피드백(Real-time auditory feedback) 시스템에 대한 연구는 처음 시도되는 것이다. 기존 연구의 문제점을 요약하면 다음과 같다.
(1) Auditory feedback을 사용하지 않기 때문에 로봇의 반복적인 움직임에 정밀도와 정확도가 떨어지고,
(2) 일부 연구 중인 Auditory Feedback의 경우, 소리를 녹음하여 분석하고 피드백 제어하는 delayed auditory feedback에 국한되어 실시간 피드백 제어가 불가능하며,
(3) FFT(Fast Fourier Transform)을 사용함으로 인해 실시간 제어가 되지 않는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존 연구의 단점들을 극복하고자 FFT 뿐만 아니라 Wavelet을 이용한 real-time auditory feedback을 정의하고 연구한다. delayed Auditory Feedback 기초 연구를 위해서, 주파수 영역에서의 소리 분석 모델 구성하고, FFT와 Wavelet transform 소리 모델링을 연구하여, 실시간 음원 추출과 변환을 위한 시스템 구성한다. real-time Auditory Feedback 기술을 연구하기 위해, 연주 평가를 위한 소리 평가 기술을 개발하고, 연주를 통한 소리의 스펙트럼 연구한다. 이와 동시에, 다관절 유연 로봇 기반의 연주 로봇을 개발한다. 개발된 악기 연주 로봇 시스템을 평가하기 위해서 악기의 물리적 특성에 따른 시스템 모델에 기반하여 real-time auditory feedback 적용 후, 연주 성능을 시험 및 평가한다.