로봇팔이 스스로 파악해 물건을 조립한다

생산기술연구원, AI 물체조립 로봇 개발
물건을 스캔후 어떻게 조립해야 할지 분석

생산기술연구원 AI·로봇연구부문 배지훈 박사팀이 개발한 AI 기반 로봇팔이 직접 물건을 분석해 스스로 조립하고 있다. 생산기술연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국생산기술연구원 배지훈 박사팀이 사람의 개입 없이도 로봇팔 스스로 파악해 물건을 조립하는 기술을 개발했다. 연구진이 개발한 인공지능(AI) 물건 조립기술은 로봇팔이 주어진 환경에서 최적의 조건을 찾아내 스스로 조립작업을 하게 만든다.

배지훈 박사는 1일 "AI와 로봇이 융합된 성과물로, 알파고에 로봇 손을 결합해 사람 개입 없이 바둑을 두는 상상을 현실화한 셈"이라고 설명했다. 그러면서 "대형마트나 물류창고에서의 오더 피킹, 전류가 흐르는 현장에서의 전선작업 등 위험한 현장에 투입돼 작업할 수 있도록 후속 응용연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

이 AI 조립기술은 어떠한 형태의 로봇핸드에도 적용 가능하며, 팩인홀 물체조립기술의 경우 2021년 로봇 스타트업 ㈜테솔로에 이전돼 연구용 엔드 이펙터로 상용화됐다.

배지훈 박사팀은 2개의 로봇 그리퍼와 로봇 팔을 만들었다. 세 손가락이 달린 두대의 로봇 팔은 선반 위에 놓인 물건들을 파악해 안정적으로 잡고 조작할 수 있도록 사람처럼 다른 손에 넘겨 주면서 빠르고 정확하게 조립했다.

연구진은 "사람 손처럼 정밀하면서도 유연한 대응이 가능해 특정 물체에 한정되지 않는 범용 협동로봇으로 산업 전반에 적용할 수 있다"고 설명했다.

생산기술연구원 AI·로봇연구부문 배지훈 박사가 로봇 그리퍼를 점검하고 있다. 생산기술연구원 제공

연구진은 AI 기반의 물건 조립기술에 지난 2020년 자체 개발한 스마트 그리퍼(Gripper) 기술을 접목했다.

스마트 그리퍼 기술로 다양한 물체를 잡거나 조작해 조립할 수 있다. 특히 위치 오차가 있어도 물체를 기울여 홀이 있는 방향으로 미끄러지면서 자체 보정을 통해 조립되는 방식으로, 사람이 눈을 감은 채 손끝의 감각만으로 물체를 조립하는 것과 흡사한 원리다.

또한 손끝에 별도의 '힘-토크 센서'를 부착하지 않고도 손가락 관절의 움직임만으로 다양한 물체를 안정적으로 잡고 조작해 위치와 힘을 동시에 제어해야 하는 로봇 조립 작업에 적합하다.

이와함께 로봇손에 카메라를 장착해 무작위로 놓인 물체들의 위치, 자세, 각도 등의 상태 정보를 파악할 수 있다. 여기에 개별 작업의 난이도, 소요시간, 안정성을 고려해 단위 작업들의 조합을 최적화 할 수 있는 '스케줄링 AI'를 개발·접목했다.

강화학습 기반의 스케줄링 AI는 조립 가능한 모든 조합을 일일이 탐색하는 과정이 필요 없어 연산량이 적고, 빠르게 최적의 작업순서를 생성할 수 있다.