post plant




Graduation project, 2020
Industrial design, Interaction design, Mechanical design, HRI research, Creative direction

Collaborated with
Electrical engineering: Jaeyeon Park, Taeyun Li
Film directing: Minkyeong Song
CG: Yejin Choi  









post plant는 비언어적/물리적 소통을 기반으로 하는 식물형 로봇입니다. 기존의 로봇은 대부분 인간이나 동물을 모방하여 말, 표정, 제스처로 소통해왔습니다. post plant는 이와 달리 식물의 형상을 모티프로 하여 완전히 새로운 형태를 부여하였습니다. 또한, 언어가 아닌 터치에 반응하여 간단한 감정표현이나 정보 전달을 할 수 있습니다. post plant를 기점으로 미래의 로봇들은 인간을 따라 하지 않고도 자신만의 움직임과 형태로 우리와 소통할 수 있을 것입니다.
Post Plant is a plant-like robot which communicates nonverbally through physical movement. Until now, robots have in most cases communicated with us by mimicking human speech and human/animal expressions and gestures. Post Plant takes a radically different approach by assuming a form inspired by plants; responding to touch instead of language, it nonverbally conveys simple emotions and information feedback. With Post Plant as a starting point, robots of the future will communicate with us in their own way, without having to mimic human behavior.





postplant는 말과 표정, 눈빛과 손짓 대신 자신만의 움직임으로 당신에게 메세지를 보냅니다.
그들이 건네는 섬세한 신호에 감각을 기울여 보세요.

postplant sends you a message with its movements instead of words, expressions, gaze, and hand gestures. Feel the delicate signals they deliver.


Film Credit
Director: Song Minkyeong
Director of Photography: Lee Siyoung
Cast: Lee Seungmin




pp-1은 나무형 로봇입니다. 위와 아래의 축이 꼬이는 움직임을 통해 움츠러들었다가 풀어지는 방식으로 메세지를 전합니다. 우리는 pp-1의 꼬여있는 모습을 보고 부정적인 상태임을 쉽게 알 수 있습니다. 다가가서 윗 부분을 만져주거나 줄기를 쓸어준다면 pp-1은 다시 건강한 상태로 돌아올 수 있습니다.

pp-1 is a tree-like robot. Its message is delivered in a way that the upper and lower axes contract and release through the twisting movement. We can easily see that it is negative by looking at the twisted shape of pp-1. If you approach it and touch the upper part or sweep the stem, pp-1 can return to a healthy state.





pp-2는 꽃형 로봇입니다. 회전의 속도와 방향이 바뀌는 리듬감을 통해 메세지를 전합니다. pp-2가 멈춰있다면 살짝 건드려보세요. 자연스럽게 건드린 방향으로 움직이며 화답할 것입니다. pp-2가 불안정하게 움직이고 있을 때에도 한번만 건드려 준다면 괜찮아집니다.

pp-2 is a flower-like robot. Its message is delivered through a sense of rhythm from the speed and direction of rotation. If pp-2 is frozen, touch it slightly. It will naturally move in the direction you touch and respond. Even when pp-2 is moving unstable, it will be fine if you touch it once.



Why robots?


How can we communicate with robots without face, arms, legs?

SF영화 속 대부분의 로봇들은 얼굴과 팔, 다리를 갖고 말과 제스쳐, 표정으로 소통합니다. 하지만 현실 속 산업 현장에 쓰이는 로봇은 대부분 얼굴이 없고, 말은 전혀 할 수 없으며 팔만 있거나 다리만 있는 경우도 있습니다. 로봇은 생활 속에 점점 더 많이 쓰이게 될 것이고, 인간 중심으로 설계된 커뮤니케이션 방식이 아닌 팔, 다리, 얼굴 없이도, 어떻게 생겼어도 커뮤니케이션 할 수 있는 방식을 만들어주어야 합니다.
Most of the Robots in Sci-Fi movies are humanoids. They communicate with voice, gestures, and facial expressions. However in reality, most of the industrial robots have no face, some of them only have arms or legs. In the future, we need to figure out a new way to communicate with robots even witout face, legs, arms, whatever that look like human or animals.



그 이유는 크게 두가지 입니다. 지금 현재의 기술로는 물리적 형상을 가진 로봇이 인간과 동등한 수준의 의사소통을 할 수 없습니다. 이는 하나의 기술이 완성되면서 성취할 수 있는 부분이 아니라, 아주 오랜 기간동안 인간다운 상호작용이 로봇에 적용되는 기간을 거쳐야 하기 때문에, 지금으로서 인간대 인간과 같은 수준의 소통은 어렵습니다.

  둘째, 이보다 더 중요한 이유는 바로 의미 때문입니다. 인간을 닮은 로봇을 만들면 인간을 표상합니다. 만약 특정 성별, 예를 들어 여성의 신체적 특징을 모방한 로봇을 만든다면 그 로봇은 로봇이 아니라 여성을 표상한 대상이 됩니다. 이와 마찬가지로 강아지, 어린아이 등 귀엽고 약한 대상을 모델로 로봇을 만들게 되면 오히려 그 로봇은 로봇으로만 존재하지 않고 표상된 무언가를 대변하는 개체가 되어버립니다. 예를 들어 강아지 로봇을 때리는 행위는 로봇에 대한 폭력뿐 아니라 그 저변의 강아지에 대한 폭력이기도 한 것입니다. 이러한 이유에 따라, 로봇은 로봇 다운 ‘새로운’형상을 가져야 하며, ‘움직임’만으로 소통이 가능한 새로운 커뮤니케이션 방법을 찾아내야 합니다.
image credit: SONY, GQ



Why plants?



  
CG credit: Yejin Choi


식물을 닮은 post plant

그렇다면 왜 postplant는 식물을 닮았을까요? 식물은 인간에 비해 훨씬 천천히 움직이기 때문에 때로 죽은 것 처럼 보입니다. 하지만 알고 보면 식물의 세계는 치열합니다. 속도가 느릴 뿐입니다. 서로 교감하기도 하고, 경쟁하기도 하며 살아갑니다.
  postplant는 사람들에게 동적인 주체로 인지되지 못하는 식물을 오히려 표상함으로써 인식을 전환시키고, 낯선 느낌과 익숙한 느낌을 공존하게 만들기 위해 식물을 모티프로 차용했습니다.



Process


Research



  먼저, 비인간형 로봇의 소통 방식을 정의하기 위해 로봇의 비언어적 커뮤니케이션 방식에 대해 문헌 연구를 진행하였고 인간의 움직임을 연구한 Laban, 심리학자 James A. Russell, David Chalmers, Daniel Dennett등의 이론을 기반으로 사람은 움직임에서 감정과 정보를 읽어낸다는 결론을 도출하였습니다. 특히나 로봇 공학자 Cynthia Breazeal의 A-V-S이론, 즉 Arousal(깨어있는 정도), Valence(긍정 또는 부정), Stance(열려있는 태도 또는 닫혀있는 태도)에 기반해 로봇의 감정을 매핑하는 기법은 postplant의 형상과 움직임 표현에 큰 영향을 미쳤습니다.
  postplant의 움직임은 아주 단순한 표현일지라도 이러한 철학적, 공학적 이론을 기반으로 만들어졌습니다. 그렇기 때문에 사람들은 학습하지 않아도 본능적으로 postplant의 움직임을 읽어낼 수 있습니다. 또한, 움직임에 대한 다양한 이론을 정리하여 자유도, 움직임의 특성 4가지: 방향, 속도(템포, 속력, 가속도), 볼륨(크기,키니스피어)를 활용해 움직임 자유도를 기반으로 사물을 관찰하기 시작했습니다.

사물의 형상과 움직임으로부터 힌트를 발견하고 이를 ‘움직임 어포던스’라는 개념으로 정리했습니다.


움직임 어포던스란, 사물의 형태가 움직임을 암시하는 것을 말합니다. 이미지 속의 가장 오른쪽 형태는 그네에서 따왔습니다. 그네는 실린더에 걸쳐진 두 스트링이 매스를 고정시켜 앞뒤로 왔다 갔다 할 수 있다는 움직임을 담보합니다.
  그런데 이 구조에서 가운데의 이미지처럼 위쪽 실린더에 오른쪽 왼쪽으로 움직일 수 있는 틈을 만들어 준다면, 이 구조는 기존의 그네보다 한 차원의 자유도가 더 생깁니다. 비슷하게 구조가 아닌 형태를 바꿨을 때에도 움직임은 달라집니다. 왼쪽의 원형 레일에 끼워져 돌아가는 매스는 오른쪽 두개와는 다른 움직임을 담보합니다. 이런 방식으로 수많은 자유도와 수많은 형태, 구조를 결합하면 무한한 움직임 어포던스를 생산해 낼 수 있습니다.


그러나 이 과정을 임의로 진행한다면 자칫 현실과 동떨어진 구조가 될 수 있습니다. 그러므로 현실 속 사물을 관찰하고 분석하는 과정이 필요합니다.



생활 속에 보이는 대부분의 사물을 다 관찰하며 기록하였으며, 위에 기재된 이미지 상의 사물 및 움직임 외에도 다양하게 관찰하였으나 분류의 편의상 위의 사물들을 대표적으로 기재하였습니다. 이 사물과 움직임을 분류하기 위해 먼저 분류법에대한 대략의 아이디어가 필요했기 때문에 로봇의 비언어적 커뮤니케이션 요소 중에서 ‘자세’, ‘시선’을 선정하고 추가적으로는 정보의 해상도를 높힐 수 있는 ‘정보 요소’라는 개념을 부여하였습니다. 정보요소란 각 사물이 가진 ‘단위적 특성’을 말합니다. 예를 들어, 해바라기의 물리적 구조의 경우는 꽃잎이 정보요소로 활용될 수 있고, 주판의 경우는 주판 알이 정보요소로 활용될 가능성을 가집니다. 즉, 같은 형상의 구조가 반복되어 존재할 경우 이를 활용하여 패턴을 만들어 낼 수 있고, 이는 즉 정보를 전달할 수 있는 플랫폼의 역할을 할 수 있음을 의미합니다.


구조 분석1. 자유도 종류에 기반한 분류

구조 분석2. 정보 요소의 개수에 의한 분류



그렇게 움직임과 정보 표현에 대한 구조적, 이론적 분석을 마치고 좁혀진 구조의 종류 중 가장 적합한 안을 선택하게 되었습니다.

    
initial working prototypes for testing interactions



Soft mock-ups


Material and shape prototyping


Mechanical / PCB design



PCB iterations
Engineering credit: Jaeyeon Park, Taeyun Li




Interaction testing
Engineering credit: Jaeyeon Park, Taeyun Li



Concept backgrounds
CG credit: Yejin Choi



Final design exploded render

Laser cutting / assembly testing process

CNC machining process




CNC machined aluminium parts

Final parts


Assembly process


Final Images


Photography credit: Minkyeong Song
Model: Seungmin Lee

pp-1




pp-2




pp-3






Graduation Exhibition








Special Thanks to


엔지니어링: 박재연, 이태윤
영상 제작: 송민경, 이시영, 이승민
사진: 송민경
CG: 최예진
보조: 임유리, 유용준, 김가은
지도: 정의철 교수님, 이준환 교수님, 임선아 선생님, 박주홍 선배님

*본 프로젝트는 서울대학교 기초교육원 학부생 연구지원사업 및 학생 자율 연구 교과목에 선정되어 지원을 받았습니다.
Electrical engineering: Jaeyeon Park, Taeyun Li
Film production: Minkyeong Song, Lee Siyoung, Lee Seungmin
Photograph: Minkyeong Song
CG: Yejin Choi
Assistance: Yuri Lim, Yongjun Yu, Gaeun Kim
Advice: Junhwan Lee, Euichul Jung, Seona Lim, Juhong Park  

*This project is funded by Undergraduate Research Program and Student Directed Education course from Faculty of Liberal Education, Seoul National University