오스트리아 빈공과대, 세면대 닦는 로봇 학습 알고리즘 개발

 

▲ 로봇이 세면대를 닦고 있다.

 

오스트리아 빈공과대(Vienna University of Technology) 연구팀이 세면대를 깨끗하게 닦을 수 있는 로봇 학습 알고리즘을 개발했다고 7일 밝혔다.

 

세면대 앞뒤에 붙어 있는 얼룩이나 오염물을 제거하는 일은 로봇에게는 쉽지 않은 일이다. 세면대의 표면은 다양한 곡률을 갖고 있으며, 세면대의 아랫 부분이나 뒷 부분은 사람 눈에는 잘 보이지 않는다. 스폰지를 장착한 로봇팔이 오물이 묻어 있는 곳을 찾아 적당한 각도와 힘을 가해 스폰지를 비벼줘야한다. 정해진 규칙과 사전에 정의된 수학 공식을 사용해 로봇의 동작을 정확히 인코딩하는 데많은 시간이 걸린다.

 

빈공과대 연구팀은 사람이 세면대를 닦는 방법을 여러 차례 로봇에게 보여줌으로써 로봇이 세면대를 청소하는 법을 학습하도록 했다. 이번 연구 성과는 아부다비에서 열린 ‘IROS 2024’에 발표됐다.(논문 제목:Probabilistic Surface Interaction Primitives for Learning of Robotic Cleaning of Edges.)

 

연구팀은 “세면대를 닦는 방법은 물체의 표면을 처리하는 방식 가운데 하나”라며 “샌딩, 표면 연마, 페인트칠, 접촉제 바르기 등 다양한 작업에 이 기술을 응용할 수 있다고 밝혔다.

 

 

빈공과대 자동화 및 제어연구소 안드레아스 쿠기 교수는 ”세면대의 기하학적인 형태를 카메라로 포착하는 것은 비교적 간단하지만 중요한 단계는 아니다. 표면의 어떤 부분에 어떤 형태의 동작이 필요한지를 로봇에게 학습시키는 것이 훨씬 어렵다“고 말했다.

 

사람들은 경험과 모방을 통해 세면대를 닦는 법을 배울 수 있다. 예를 들어 초보자는 세면대의 가장자리나 뒷 부분을 청소할 때 어느 부위에 어느 정도 힘을 주어야하는지를 다른 사람이 하는 것을 보고 학습할 수 있다.

 

연구팀은 로봇이 사람과 유사한 방식으로 학습할 수 있는 방법을 찾고 싶었다고 말했다. 이를 위해 연구팀은 사람이 힘 센서와 추적 마커를 장착한 청소 스펀지를 사용해 세면대 앞쪽 가장자리를 반복적으로 청소하도록 했다. 이 과정에서 엄청난 양의 시연 데이터를 생성할수 있으며 이어 로봇에게 적절한 청소가 무엇을 의미하는지 학습하도록 했다.

 

연구팀은 혁신적인 데이터 처리 전략을 바탕으로, 그리고 기존의 기계학습 기술을 결합해 학습 프로세스를 만들었다. 측정 데이터를 통계적으로 처리하고, 그 결과를 신경망을 훈련시켜 미리 정의된 동작을 학습하도록 했다.

 

연구팀은 이 같은 혁신적인 학습 알고리즘을 사용하면 로봇에게 세면대의 가장자리만 청소하는 방법을 보여줬음에도 불구하고, 복잡한 표면을 갖고 있는 세면대 전체를 청소할 수 있다고 밝혔다. 로봇은 세면대 표면의 모양에 따라 스펀지를 다르게 잡아야 하고, 평평한 표면이 아닌 굴곡진 부분에선 힘의 세기를 다르게 해야한다는 사실을 파악하게 된다.

 

연구팀은 이번에 개발한 학습 알고리즘을 목공 샌딩 작업, 차체의 페인트 손상 수리 및 연마, 금속 가공 공장의 판금 부품 용접 등 다양한 공정에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장길수 ksjang@irobotnews.com

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