“프로그래밍 없이도 물체 잡는다” EPFL, 자율 그립 로봇 손 개발

 

 

스위스 EPFL 연구팀이 재료의 ‘순응성’과 ‘구조’를 활용해 24가지의 서로 다른 물체를 사람처럼 자연스럽게 잡을 수 있는 ‘어댑트(ADAPT·Adaptive Dexterous Anthropomorphic Programmable sTiffness)’ 로봇 손을 개발했다고 밝혔다.

 

EPFL 크리에이트랩(CREATE Lab, Computational Robot Design & Fabrication Lab) 연구팀이 개발한 어댑트 로봇 손은 ‘순응적인’ 재료를 활용해 만들어졌다. 

 

로봇 공학에서 순응성 재료란 변형, 구부러짐, 찌그러짐이 가능하다는 것을 의미한다. 어댑트는 기계식 손목과 손가락을 감싸고 있는 실리콘 조각, 스프링이 장착된 관절, 구부러지는 로봇 팔을 특징으로 한다. 이처럼 전략적으로 분산되어 있는 순응성 장치는 프로그래밍이 아닌 ‘자기 조직적인 파지(self-organized grasp)’ 기법을 통해 다양한 물체를 집어올릴 수 있다. 자기 조직적 파지란 로봇 손의 특성과 구조에 따라 그립 모양이 스스로 결정되는 것을 의미한다. 다양한 크기, 형태, 무게의 물건들을 별도 조정 없이 집을 수 있다.

 

연구팀에 따르면 사람은 병과 같은 물체를 잡기 위해 병의 정확한 위치를 알 필요 없이 성공적으로 병을 집어 올릴 수 있다. 하지만 병을 집어 올릴 수 있는 로봇을 만들려면 주변 환경에 대한 모든 것을 매우 정확하게 알고 있어야 한다.

 

크리에이트랩 박사과정 학생인 카이 융게(Kai Junge)는 “사람은 물체를 파악하는 데 외부 정보가 너무 많이 필요하지 않은데, 이는 물체와 인간의 손 사이의 인터페이스에서 일어나는 순응적 또는 부드러운 상호작용 때문이다. 이러한 순응성이 우리가 로봇에 대해 관심을 갖고 탐구하는 분야다”라고 말했다.

 

연구팀은 여러 차례 진행한 실험에서 사람의 자연스러운 잡는 동작을 모방한 자기 조직화된 어댑트 핸드의 파지 기술을 활용해 93%의 성공률로 24개의 물체를 집어 올릴 수 있었다.

 

연구팀은 이 로봇 손이 '상향식 로봇 지능(Bottom-up robotic intelligence)'을 갖고 있다고 설명했다. 기존의 로봇 손은 각 관절을 작동하기 위해 모터가 필요했지만, 어댑트는 20개의 관절을 위해 손목에 12개의 모터만 장착했다. 나머지 기계적 제어는 손의 순응도를 조정하기 위해 ▲단단하거나 느슨하게 만들어주는 스프링과, ▲추가하거나 제거할 수 있는 실리콘 '스킨'을 통해 이뤄진다.

 

소프트웨어 측면에서 어댑트 핸드는 물체를 들어 올리기 위해 4개의 일반적인 좌표값 또는 위치로만 이동하도록 프로그래밍되어 있다. 작업을 완료하는 데 필요한 추가적인 조정은, 추가 프로그래밍이나 피드백 없이 이루어지는데 로봇 공학에서는 이를 ‘개방형 루프(open loop)’ 제어라고 부른다.

 

연구팀이 특정 동작을 수행하도록 로봇을 프로그래밍하자 로봇은 볼트 하나에서 바나나에 이르기까지 다양한 물체에 맞게 잡는 자세를 스스로 조정했다.

 

연구팀은 “우리는 뇌의 하향식 지능이 아닌 피부, 근육, 관절과 같은 다양한 신체 부위의 분산된 기계적 지능(distributed mechanical intelligence)을 활용하는 데 관심을 갖고 있다”고 말했다. 이어 “우리의 목표는 사람처럼 잡을 수 있는 로봇 손을 만드는 것이 아니라 로봇이 순응성만으로 얼마나 많은 것을 성취할 수 있는지를 보여주는 것이다”라고 강조했다.

 

EPFL 연구팀은 향후 실리콘 피부에 압력 센서를 추가하여 감각 피드백을 포함한 폐쇄 루프 제어 요소와 인공지능을 어댑트에 다시 통합해 순응성의 잠재력을 확인하겠다는 계획이다.

 

저작권자 © 로봇신문 무단전재 및 재배포 금지