HRI 인터페이스

• HRI 설계가 원칙과 파이프라인이었다면, 이 노트는 그것을 실현하는 구체적 입력·출력 장치와 인터페이스 기술
• 출제 포인트: 입력/출력 인터페이스의 분류 · 음성 인터페이스의 실무 요소(웨이크워드·마이크 어레이·확인 절차) · GUI 설계 지침 · 직접교시·티치 펜던트

입력 인터페이스 — 사람의 뜻을 로봇으로

• 터치스크린·버튼: 가장 확실한 입력. 물리 버튼은 장갑·비상 상황에서도 동작 — 비상정지는 반드시 물리 버튼 (→ 하드와이어드)
• 음성(마이크): 마이크 어레이(여러 개의 마이크)로 소리의 방향을 추정(빔포밍)해 소음 속 화자 음성을 분리. 웨이크워드("헤이 로봇")로 명령 시작을 구분 — 상시 오인식과 프라이버시 문제를 줄인다
• 비전 기반(제스처·시선): 카메라로 손짓·자세 인식 — 비접촉 원거리 입력 (→ 인지지능 알고리즘 설계)
• 직접교시(Direct Teaching)와 티치 펜던트: 협동로봇을 손으로 잡고 움직여 위치·경로를 가르치는 직접교시, 전용 단말(티치 펜던트)로 조그·프로그래밍하는 전통 방식
• 원격 입력: 웹·모바일 앱, 조이스틱 — 원격 조작·관제 (→ 로봇 원격제어기 인터페이스)

출력 인터페이스 — 로봇의 상태·의도를 사람에게

• 디스플레이(GUI): 상태·메뉴·지도 표시 — 정보량 최대
• 표시등(LED)·프로젝션: 멀리서도 보이는 상태 신호 — 색·점멸의 의미 체계(초록=정상, 빨강=정지)를 일관되게. 바닥에 진행 방향을 투사하는 프로젝션도 의도 표시 수단
• 스피커(음성·경고음): 주시하지 않아도 전달 — TTS 안내, 부저
• 동작·표정: 몸짓(고개 끄덕임), 화면 표정 — 사회적 신호 (→ HRI 소프트웨어 설계)
• 햅틱(진동·힘): 원격 조작기의 힘 반향, 웨어러블 진동 알림

GUI 설계 지침 (시험 포인트)

• 가시성: 현재 상태·가능한 조작이 항상 보이게 — 숨은 기능은 없는 기능
• 일관성: 같은 기능은 같은 위치·같은 모양 (→ 로봇 사용패턴 분석)
• 피드백: 터치 즉시 반응 표시 — 처리 중이면 진행 표시
• 오류 예방·복구: 위험 조작은 확인 단계, 되돌리기 제공
• 접근성: 큰 글자·고대비·음성 병행 — 대상 사용자에 맞춤 (→ 유니버설 디자인)
• 구현 구조는 MVC가 표준 — 로봇 상태(모델)와 표시(뷰)의 분리

음성 인터페이스의 실무 구성 (시험 단골)

1. 웨이크워드 감지: 항상 듣되 가벼운 모델로 호출어만 감지 — 이후 구간만 본격 인식(프라이버시·오인식 완화)
2. 빔포밍·잡음 제거: 마이크 어레이로 화자 방향 강조
3. 인식·이해: ASR → NLU (→ HRI 소프트웨어 설계)
4. 확인 절차: 실행 전 복창 확인 — 특히 취소 불가능한 동작(이동 시작·결제) 은 반드시 확인
5. 실패 대체 경로: 소음·인식 실패 시 화면 터치로 전환(멀티모달 폴백)

인터페이스 선택의 기준

핵심은 사용자·환경 분석 결과와의 정합이다 — 인터페이스는 기술 과시가 아니라 사용자 특성·환경 조건이 고른다.

반응 시간의 감각 기준

• 인터페이스 반응: 0.1초 이내면 즉각, 1초 초과면 흐름 끊김, 10초 초과면 이탈
• 오래 걸리는 작업은 진행률 표시로 기다림 관리
• 로봇 특유 항목: 음성 왕복 지연(말 끝~응답 시작)도 목표사양으로 관리

입력·출력 인터페이스 지도

flowchart TD
    subgraph IN["입력 (사람→로봇)"]
        T["터치·물리 버튼"] --- V1["음성
웨이크워드·마이크 어레이"] --- G["제스처·시선"] --- DT["직접교시·티치 펜던트"] --- RM["원격(웹·앱·조이스틱)"]
    end
    subgraph OUT["출력 (로봇→사람)"]
        D["GUI 디스플레이"] --- L["표시등·프로젝션"] --- S["스피커(TTS·경고음)"] --- M["동작·표정"] --- H["햅틱"]
    end
    IN --> R["로봇"] --> OUT

음성 인터페이스의 실무 흐름

flowchart LR
    W["웨이크워드 감지
(호출어만 상시 감지)"] --> B["빔포밍·잡음 제거"] --> A["ASR → NLU"] --> C["확인 절차
(복창·화면 표시)"] --> X["실행"]
    A -- 인식 실패 --> F["폴백: 화면 터치로 전환"]

1. 시끄러운 환경에서 화자의 음성을 분리하기 위해 여러 개의 마이크로 소리의 방향을 추정·강조하는 기술은?

① 웨이크워드 ② 빔포밍(마이크 어레이) ③ TTS ④ 햅틱

2. 음성 인터페이스에서 웨이크워드("헤이 로봇")를 사용하는 주된 이유는?

① 음성 합성 품질을 높이기 위해 ② 호출 이후 구간만 본격 인식해 상시 오인식과 프라이버시 문제를 줄이기 위해 ③ 마이크 개수를 줄이기 위해 ④ 화면 밝기를 조절하기 위해

3. 로봇 GUI 설계 지침으로 옳지 않은 것은?

① 현재 상태와 가능한 조작이 항상 보이게 한다 ② 같은 기능은 같은 위치·모양으로 일관되게 배치한다 ③ 터치에 즉시 반응을 표시하고 처리 중이면 진행 상태를 보여 준다 ④ 위험한 조작일수록 확인 단계 없이 한 번에 실행되게 한다

4. 협동로봇의 팔을 작업자가 직접 손으로 잡고 움직여 경로를 가르치는 방식은?

① 티치 펜던트 교시 ② 직접교시(Direct Teaching) ③ 오프라인 프로그래밍 ④ 원격 조작

5. 소음이 심한 공장에서 손에 공구를 든 작업자가 로봇에 명령해야 한다. 인터페이스 구성으로 가장 적절한 것은?

① 음성 명령만 단독 사용 ② 작은 글씨의 터치스크린만 사용 ③ 음성(빔포밍·확인 절차) + 대형 표시등·화면 병행의 멀티모달 구성 ④ 이메일로 명령 전송

• HRI 소프트웨어 설계 — 인터페이스 설계의 원칙과 파이프라인
• 사용자 특성의 분석 — 인터페이스를 결정하는 사용자 분석
• 로봇 원격제어기 인터페이스 — 원격 조작 UI의 상세
• 로봇 모니터링 프로그램 — 관제 화면
• 로봇 소프트웨어 아키텍처 분류 — GUI의 MVC 구조
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