KAIST, 나비처럼 부드러운 소프트 로봇용 인공근육 개발/ 미 FAU, 인공지능 로봇독 '아스트로' 개발 VIDEO: Engineers show off Astro the robot dog

KAIST, 나비처럼 부드러운 소프트 로봇용 인공근육 개발

'사이언스 로보틱스'에 연구 성과 게재

     KAIST 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 나비가 날개짓 하듯 부드럽게 움직일 수 있는 소프트 로봇용 인공근육을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 성과는 로봇 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 8월 22일자에 게재됐다.

연구팀은 기존의 이온성 인공근육 대신 차세대 나노물질을 활용해 인공근육을 구현했다. 현재 소프트 로봇용 낮은 전압과 전력으로 구동되고 생물체가 움직이는 것과 같이 부드러운 형상변형이 가능한 이온성 소프트 액추에이터에 대한 연구가 새롭게 주목받고 있다. 하지만 기존 이온성 인공근육(ionic artificial muscles)은 구동수명이 짧고 안정성이 아직 낮은데다 변형률이 작아 실제 공학적으로 응용하기에 어려움이 있었다.

나무 위에 앉은 나비를 소프트 로봇 액추에이터 기술을 이용해 구현했다.

카이스트 연구팀은 금속처럼 전기가 잘 흐르고, 표면의 기능성을 제어할 수 있는 차세대 나노물질인 맥신(MXene)을 전극소재로 활용해 최고 수준의 굽힘 변형률을 갖는 인공근육(소프트 액추에이터)을 개발했다. 맥신을 전도성 고분자와 결합, 훨씬 부드러운 유연전극을 제작해 1V에 못 미치는 낮은 전압으로 마치 문어처럼 각도 180도 정도로 굽혀지는 성능을 얻은 것이다.

개발된 인공근육은 낮은 전압에서도 매우 빠르게(반응속도 1초) 반응하고 높은 굽힘 변형률(1.37%)을 나타냈다. 1만8000 사이클 이상의 장시간 운전에도 성능의 변화가 거의 없이 안정적으로 작동했다.

오리가미 방식으로 수선화 로봇을 구현한 모습

연구팀은 개발한 인공근육으로 나비의 부드러운 날개짓이나 수선화가 시간에 따라 피고 지는 모션을 구현한 소프트 로봇을 실제 시연함으로써 움직이는 예술소품으로도 확장될 수 있음을 입증했다.

오일권 교수는 “기존 인공 근육의 낮은 굽힘 변형률 및 짧은 구동 수명으로 인한 한계를 극복함으로서 특히 부드러운 움직임이 많이 요구되는 소프트 로봇, 자연모사 로봇, 웨어러블 플렛폼, 헬스케어 전자기기, 능동형 생체의료 디바이스, 움직이는 예술소품 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

정원영  robot3@irobotnews.com로봇신문사

미 FAU, 인공지능 로봇독 '아스트로' 개발

심층신경망 기술 활용해 학습 능력 갖춰

    보스턴 다이나믹스의 4족 보행 로봇과 애플의 시리나 아마존의 알렉사를 결합하면 어떤 일이 벌어질까. 사람의 말귀를 알아듣는 로봇이 가능해진다.

미 플로리다 아틀란틱대학(FAU) ‘기계인식·인지로보틱스연구소(MPCR:Machine Perception and Cognitive Robotics Laboratory)는 인공지능·머신러닝 기술을 활용해 사람의 음성 명령을 이해하고 학습 능력을 갖춘 4족 보행 로봇 ’아스트로(Astro)’를 개발했다고 밝혔다.

4족 보행 로봇에 독일 견종인 ‘도베르만 핀셔(Doberman pinscher)’의 얼굴 부분을 3D 프린터로 제작해 외양을 로봇독(Robot dog)처럼 만들었다. 여기에 레이더, 카메라, 지향성 마이크 등 장비를 탑재했다.

(미 플로리다 아틀란틱대학이 개발한 사람의 음성 명령을 이해하고 학습 능력을 갖춘 4족 보행 로봇 ’아스트로(Astro)’)/techxplore.com

Engineers show off Astro the robot dog by Gisele Galoustian, Florida Atlantic University Using deep learning and artificial intelligence (AI), FAU scientists are bringing to life one of about a handful of these quadraped robots in the world. Astro is unique because he is the only one of these robots with a head, 3-D printed to resemble a Doberman pinscher, that contains a (computerized) brain. Credit: Alex Dolce What would you get if you combined Apple's Siri and Amazon's Alexa with Boston Dynamic's quadraped robots? You'd get "Astro," the four-legged seeing and hearing intelligent robodog. Using deep learning and artificial intelligence (AI), scientists from Florida Atlantic University's Machine Perception and Cognitive Robotics Laboratory (MPCR) in the Center for Complex Systems and Brain Sciences in FAU's Charles E. Schmidt College of Science are bringing to life one of about a handful of these quadraped robots in the world. Astro is unique because he is the only one of these robots with a head, 3-D printed to resemble a Doberman pinscher, that contains a (computerized) brain. Astro not only looks like a dog; he learns like one too. That's because he doesn't operate based on preprogrammed robotic automation. Instead, Astro is being trained using inputs to a deep neural network—a computerized simulation of a brain—so that he can learn from experience to perform human-like tasks, or on his case, "doggie-like" tasks, that benefit humanity. Equipped with sensors, high-tech radar imaging, cameras and a directional microphone, this 100-pound super robot is still a "puppy-in-training." Just like a regular dog, he responds to commands such as "sit," "stand" and "lie down." Eventually, he will be able to understand and respond to hand signals, detect different colors, comprehend many languages, coordinate his efforts with drones, distinguish human faces, and even recognize other dogs. https://techxplore.com/news/2019-08-astro-robot-dog.html

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이 로봇독이 다른 4족 보행 로봇과 다른 점은 엔비디아의 젯슨 TX2를 장착, 4테라플롭스의 연산능력을 갖추고 있다는 것이다. 심층신경망 기술을 접목해 학습하는 능력을 갖췄다. 아스트로는 사람이 음성으로 서는 동작, 앉는 동작, 정지 동작 등을 명령하면 그대로 따라한다. 4족 보행 로봇의 머리 부분에 뇌를 갖고 있는 셈이다.

아스트로는 심층 신경망 기술을 활용해 계속 학습 능력을 키워갈수 있다. 애완견처럼 다양한 동작을 훈련받을 수 있는 것이다. 연구진은 앞으로 사람의 음성뿐 아니라 사람의 손동작에 반응하고 여러 나라의 말을 이해할 수 있도록 '아스트로'를 훈련시킬 계획이다. 또 사람의 얼굴이나 다른 개를 인식할 수 있도록 하겠다는 목표다. 앞으로 이 로봇은 위험 물질 탐지, 장애인을 위한 안내견, 군사 및 구조 업무 등에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

장길수  ksjang@irobotnews.com 로봇신문사

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