MIT, 피자 반죽을 다루는 로봇 조작 기술 개발

▲ 피자를 만들기 위해선 밀대를 이용해 반죽을 납작하게 만들고, 칼로 자르는 복잡한 과정이 필요하다. 이 같은 과정을 로봇이 수행하는 것은 매우 어렵다.(사진=MIT 뉴스)

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피자를 만들려면 먼저 여러 도구를 사용해 밀가루 반죽을 만들고 납작하게 만들어야 한다. 요리사는 주걱으로 반죽을 떼어내 도마 위에 올려놓고, 밀대를 사용해 납작하게 만든 다음 칼로 자른다. 이 같은 복잡한 작업을 완수하기 위해선 여러 도구가 필요하고, 시간도 많이 걸린다. 이처럼 복잡한 작업을 수행하는 것은 사람에게는 쉬울지 모르지만 로봇에게는 매우 어렵다. 로봇을 학습시킨다는 게 결코 쉽지 않은 과정이다.

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31일(현지 시각) MIT뉴스에 따르면 MIT·카네기멜론대·UC샌디에이고 등 연구진은 피자 반죽처럼 변형이 가능한 물체(밀가루 반죽, 옷감 등)를 다루는 것을 비롯해 여러 복잡한 작업을 수행할 수 있는 로봇조작시스템용 프레임워크를 개발했다고 밝혔다.

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이 프레임워크는 ‘교사’ 알고리즘과 ‘학생’ 알고리즘으로 구성되어 있다. '교사' 알고리즘은 과제를 완수하기 위해 로봇이 각 단계별로 수행해야 하는 작업을 학습한다. 학습을 마친 교사 알고리즘은 작업 중 필요한 각각의 기술들을 언제 어떻게 실행하는지에 대해 ‘학생’ 머신러닝 모델을 대상으로 훈련을 실시한다.

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연구진은 이 방법을 ‘디프스킬(DiffSkil)‘이라고 부르고 있는데, 이 방법이 다른 머신러닝 학습 방법보다 뛰어나면서도 복잡한 조작 작업을 시뮬레이션상에서 수행할 수 있다고 소개했다. 이 같은 방법은 피자 만들기 외에도 노인이나 운동 장애가 있는 사람에게 식사를 제공하거나 목욕을 시키고, 옷을 입히는 등 돌봄 로봇에도 적용할 수 있다.

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연구진은 이 알고리즘을 로봇에 적용하기 위해 주걱, 밀대, 칼 등으로 밀가루 반죽을 다루는 3개의 시뮬레이션 과제를 테스트했다. 테스트 과정에서 로봇은 반죽을 도마 위에 놓기 위해 주걱을 사용하고, 밀대를 사용해 반죽을 평평하게 만든다. 이 로봇은 또한 칼을 사용해 반죽 더미를 반으로 자른 다음 그리퍼를 사용해 각 조각들을 다른 위치로 운반하기도 한다.

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연구진에 따르면 '디프스킬'은 시행착오를 통해 학습하는 '강화학습' 기술을 능가한다. 연구진은 실험을 통해 '학생' 신경망이 '교사' 알고리즘을 능가할 수 있다는 것을 발견했다.

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연구진은 "우리의 프레임워크는 로봇이 새 기술을 습득할 수 있는 새로운 방법을 제공한다. 이러한 스킬은 이전의 로봇 시스템의 능력을 웃도는 것으로 보다 복잡한 과제를 해결하기 위해 연쇄적으로 사용될 수 있다“고 말했다.

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장길수 ksjang@irobotnews.com

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