jjcjug츨처: 동아사이언스
링크: 바나나·고구마 껍질 벗기는 로봇…’곡면 난제’ 해결 – 동아사이언스
요약
스위스 로잔연방공과대 교수팀은 로봇이 스스로 고구마 감자 바나나와 같은 곡면이 있는 물체를 스스로 자를 수 있는 로봇을 만들었다. 기존의 로봇은 직사각형, 정사각형과 같이 각진 물체만 자를 수 있었다지만, 연구팀은 열이 표면을 따라 빠져나가는 원리를 식으로 표현한 열 방정식을 활용하여 기존 로봇은 자르지 못했던 곡선을 자를 수 있게 하였다. 많은 기술 중 열 방정식을 활용한 이유는 열 방정식은 시간과 위치 2개의 변수가 동시에 변화할 때 열이 어떻게 퍼져 나가는지를 가장 객관적으로 잘 보여주기 때문이다. 연구팀이 만든 로봇은 관절이 6개인 로봇으로 칼, 껍질 벗기개, 표면 탐색 도구 등을 교체하며 사용할 수 있다. 기본적으로 로봇이 곡선 물체를 자르기 위해서는 각 지점의 방향이 위, 아래, 앞, 뒤를 파악해야 한다. 하지만 곡선의 물체는 이러한 위, 아래, 앞, 뒤가 명확하게 보이지 않는다. 그럼 그냥 곡선 물체를 AI에게 학습시키면 이러한 문제가 해결될 것 같지만 바나나와 같은 과일들은 각각 다 생김새가 다르기 때문에 AI에게 모든 과일의 생김새를 학습시키는 것은 불가능에 가깝다. 그래서 최종적으로 적용된 기술이 바로 열방정식 이였다. 연구팀은 열 방정식을 활용하여 모든 지점의 방향이 자동으로 채워지게 만들어 방향을 알 수 있는 확산 방향장이라는 방향지도 만들어지도록 하였다. 확산 방향장을 활용하면 로봇이 어떤 물체를 만나더라도 처음부터 학습할 필요가 없어진다. 그냥 로봇의 시스템에 ‘표면에 따라 이동하며 일정한 힘으로 누른다’ 와 같은 행동 방식을 저장해두면 새 물체가 나타났을 때 카메라와 깊이 센서로 형태를 측정해 방항장을 계산하고 저장된 행동 방식을 그대로 실행하면 된다.
연구팀은 위와 같은 기술이 적용된 로봇은 실험에서 바나나, 고구마 껍질 벗기기, 채소 자르기, 3D 프린팅 물체 표면 탐색 작업을 오류없이 잘 수행했다. 연구팀은 앞으로 옷감, 케이블처럼 형태가 변하는 유연한 물체로 기술을 확장하고 여러 물체에서 얻은 데이터를 바탕으로 데이터들을 하나로 묶는 통합정책 연구를 이어 나간다고 밝혔다. 내 생각: 정말 로봇이 사람만이 할 수 있었던 작업인 정교한 곡선의 물체를 자르는 작업까지 하게 되었다는 것을 이번에 새롭게 알 게 되면서 앞으로의 로봇은 무작정 힘이 세고 단순 반복을 빠르게 하는 것을 넘어 이렇게 기존의 사람만이 할 수 있었던 정교한 작업들을 얼마나 더 잘 수행하는지가 앞으로의 로봇산업의 경쟁력 있는 부분으로 자리 잡을 것 같다.