英 버밍엄대, 로봇 이용한 새 핵폐기물 처리법 개발

▲영국 버밍엄대 선임 연구 과학자 나레쉬 마르투리 박사(왼쪽)와 로봇 엔지니어인 막심 아지블(오른쪽) 팀이 로봇과 3D카메라, 그리고 AI를 이용해 핵 폐기물을 더 잘 처리할 수 있는 시스템을 개발했다. (사진=버밍엄대)

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영국 버밍엄 대학의 익스트림 로보틱스 연구소(Extreme Robotics Lab)가 이끄는 국립 핵 로보틱스 센터(National Centre for Nuclear Robotics) 연구원들이 인간과 인공지능(AI), 로봇이 함께 핵폐기물 처리 작업을 할 수 있는 방법을 개발했다고 ‘더로봇리포트’가 지난 18일(현지시각) 보도했다.

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미국 회계감사원(GAO)에 따르면 오늘날 전세계에는 상업용 원자력 발전소에서 나온 사용후 핵연료 8만5000입방톤과 미국 정부 무기 프로그램에서 나온 9000만갤런(약 3억 4069만리터)의 폐기물이 있다고 한다. 그 수치는 빠르게 증가하고 있다. 매년 2000입방톤의 사용후 핵연료가 추가된다.

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하지만 핵폐기물을 처리하고 다루는 것은 정밀성과 정확성이 요구되는 위험한 작업이다.

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이에 영국 버밍엄대 연구진은 로봇, 3D카메라, AI를 함께 사용하는 핵폐기물 관련 물체들을 다루는 시스템을 개발했다. 여기에는 평행 턱(jaw) 그리퍼를 사용하는 표준 산업용 로봇과 주변을 보여주는 엔센소 N35(Ensenso N35) 3D 카메라가 사용됐다.

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이 시스템은 인간으로 하여금 AI가 감당토록 돼 있지 않은 더 복잡한 결정을 할 수 있도록 해 주는 반면 로봇에는 그 일을 가장 잘 수행할 수 있는 방법을 결정해 주도록 한다.

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이 팀은 세 가지 종류의 공유된 제어를 사용한다.

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첫 번째는 반자율성 제어로서 이는 인간이 높은 수준의 결정을 내리도록 하는 반면 로봇은 이를 계획하고 실행하기만 하면 되도록 했다.

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두 번째는 가변 자율성으로서 이를 사용할 경우 사람은 로봇을 자율적 움직임에 맡기거나 조이스틱 제어로 전환해 직접 움직일 수도 있다.

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세 번째는 공유된 제어로서 이 때는 인간이 로봇 팔을 물체를 향해 움직이게 하는 것과 같은 작업들을 원격 조작하는 한편 AI는 사람을 도와 물체를 가장 잘 집어 들 수 있도록 그리퍼의 방향을 결정한다.

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로봇에 탑재된 사람 눈과 비슷한 공간 시야를 제공하는 엔센소 3D 카메라는 두 대의 카메라가 약간 다른 위치에서 물체를 보는 방식으로 작동한다. 이들은 내용은 비슷하지만 물체의 위치 차이를 보여주는 이미지를 캡처한다. 엔센소의 소프트웨어(SW)는 이 두 이미지를 결합해 객체의 포인트 클라우드 모델을 만든다. 이 방법은 로봇이 더 정확하게 움직일 수 있도록 도와준다.

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영국 국립 핵 로보틱스 센터 선임 연구 과학자인 나레쉬 마르투리 박사는 “우리시스템에서 사용되는 신 클라우드(scene cloud)는 여러개의 안정적인 고정 위치를 자동으로 생성하는 데 사용된다. 3D 카메라에 포착된 포인트클라우드는 고해상도이고 밀도가 높기 때문에 장면마다 각 물체에 대해 매우 정밀하게 잡는 위치를 생성할 수 있다. 이를 바탕으로 우리의 ‘가정 랭킹 알고리즘(hypothesis ranking algorithm)’이 로봇의 현재 위치에 따라 다음번에 집어들 물체를 결정한다”고 설명했다.

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연구원들은 현재 턱 그리퍼 대신 여러 개의 손가락을 가진 손과 호환될 수 있도록 시스템 확장 개발 작업을 하고 있다. 이들은 또한 AI로 조종되는 로봇이 완전 자율적으로 물체를 잡는(그립) 방법도 연구하고 있다.

 

이성원 sungwonly09@gmail.com

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