로봇 ‘손 떨림병’ UNIST 연구팀이 고쳤다

현재 현장에서 활용되는 로봇 팔은 정해진 무게 이상의 물체를 들 때 손이 덜덜 떨리는 문제가 생겼다. 산업 현장 뿐만 아니라 범용적인 휴머노이드의 팔로 활용하기엔 한계가 있었다. 국내 대학 연구진이 고질적 문제였던 이런 로봇 팔의 떨림 현상을 소프트웨어 업데이트만으로 해결할 방법을 찾아냈다.

26일 울산과학기술원(UNIST) 강상훈 기계공학과 교수 연구팀은 로봇 팔의 떨림 문제를 해결할 수 있는 새로운 제어 알고리즘을 개발했다고 밝혔다. 현재 로봇 팔은 대부분 ‘PID(비례·적분·미분) 제어 방식’으로 구동된다. 로봇의 위치와 속도, 힘 등을 수학적으로 계산해 로봇 팔이 목표한 궤적대로 움직이게 하는 제어 기술이다.

이 방식은 구조가 단순해 널리 쓰이긴 하지만, 로봇 팔이 처음에 설정된 값으로만 움직이기 때문에 예상치 못한 무게 변화나 외부 충격에 불필요한 반응을 보이는 단점이 있다. 갑자기 무거운 물체를 옮길 때 나타나는 떨림 현상이 대표적이다.

연구팀은 팔의 위치와 속도, 힘에 대한 기본 설정 값과 실제 움직임 사이에서 발생하는 오차를 실시간으로 조절하는 새로운 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘은 고가의 무게 감지 센서를 추가할 필요 없이 기존 로봇 팔 제어기 소프트웨어 업데이트만으로도 무거운 물체를 들어도 떨림 현상이 나타나지 않게 만들어준다. 연구팀은 현재 산업 현장 등에서 쓰이는 로봇팔 90% 가량에서 제어기 소프트웨어 업데이트로 문제점을 해결 할 수 있을 것으로 보고 있다. 강상훈 교수는 “사람의 미세한 힘 변화까지 감지해야 하는 재활 로봇과 돌발 상황에 자연스럽게 대응해야 하는 휴머노이드 로봇 분야에도 이를 활용할 수 있다”고 말했다.

연구팀이 이 기술을 개발한 건 휴머노이드 로봇의 상용화를 위해선 피지컬 인공지능(AI)의 성능 뿐 아니라 손기술이 중요해서다. 국내 휴머노이드 업계 한 관계자는 “두뇌에 해당하는 피지컬AI 성능을 높이더라도 정교한 손 기술, 안정적인 팔 기술이 없다면 이를 전반적으로 확산하기 어렵다”며 “휴머노이드가 실제 현장에서 상용화하기 위해선 소프트웨어와 하드웨어가 동시에 업그레이드돼야 한다”고 말했다.

해외에서도 휴머노이드 손, 팔에 대한 연구는 다방면으로 진행 중이다. 스위스 로잔연방공대(EPFL) 연구진은 지난 20일(현지시간) 국제학술지 네이처 커뮤니케이션을 통해 팔에서 떨어져 나와 독자적으로 움직이며 작업을 수행하는 로봇 손기술을 공개하기도 했다. 이 기술을 활용하면 파이프나 기계의 내부 검사, 물체 회수와 같은 사람이 할 수 없는 작업도 용이하게 할 수 있다.

강광우 기자