도쿄공업대, 길이 10m 긴팔 로봇 개발 10kgを持てる長～～～いロボの手、何に使?/사람 손을 모방한 소프트 로봇 등장 VIDEO: Watching this soft robotic hand move is strangely hypnotic
건설과학 Construction,Science/IT 과학 IT & Science2019. 3. 21. 16:46
10kgを持てる長～～～いロボの手、何に使う？
東工大が開発、10ｍまで伸長
長尺ロボアームを１０メートルまで伸ばせる
東京工業大学の遠藤玄准教授は１０キログラムの重量物を持てる、長さ１０メートルの長尺ロボットアームを開発した。１０個の関節を持ち、折り曲げて入り組んだ高所や離れた場所にアームを伸ばせる。インフラ点検や福島第一原子力発電所の調査などに提案する。２０１９年度は原発内部の模擬試験環境で調査の運用性を確かめる。
도쿄공업대, 길이 10m 긴팔 로봇 개발 폐로ㆍ기반시설 점거 및 조사 등에 활용 가능 일본 도쿄공업대학 엔도겐(遠藤玄) 교수가 무게 10kg의 물건을 들 수 있는 길이 10m의 로봇 팔을 개발했다고 일간공업신문이 보도했다. 10개의 관절은 와이어 구동 방식으로 제어된다. 상하로 회전하는 관절 7개, 좌우로 회전하는 관절 3개를 연결해 원전 내부의 장애물이나 기둥을 피해가면서 원하는 위치까지 팔을 뻗을 수 있다. 고강도 화학 섬유, 듀랄루민 등 소재를 채택, 로봇 팔의 무게를 줄이면서 강성을 높였다. 로봇 팔을 10m 펼친 상태에서 10kg의 무게를 지탱할 수 있다. 기존 로봇 팔은 펼치면 감당할 수 있는 무게가 크게 줄어든다. 이 로봇 팔에 카메라나 선량계(線量計)를 탑재하면 폐로 조사에 활용할 수 있다. 이 로봇은 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 지원을 받아 개발됐다. 장길수 ksjang@irobotnews.com 로봇신문사 |
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ワイヤ駆動で１０個の関節を制御する。上下に回転する関節が７個、左右に回転する関節を３個連結し、原発内部の障害物や柱を器用に回り込むなどで避けて目的の場所にアームを伸ばせる。
ワイヤに熱延伸製の高強度化学繊維、関節にジュラルミン製プーリー（滑車）、滑車固定にスラスト針状ころ軸受を採用した。アーム重量を抑えつつ剛性を高めた。
アームを１０メートル展開した状態で１０キログラムの重量を支えられる。従来はアームを伸ばすと自重を支えることしかできず物を持てなかった。カメラや線量計を搭載し、廃炉調査に活用できるようになった。狭所に入り込んでも、ケーブルを切ると各関節の力が抜けるため引き抜いて回収しやすい。新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の支援を受け開発した。
https://newswitch.jp/p/16938
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사람 손을 모방한 소프트 로봇 등장
인공지능도 탑재…스스로 학습 가능
멀지 않은 미래에는 로봇이 바느질을 하거나, 유물을 발굴하는 등 섬세한 기술을 필요로 하는 작업에 투입될지도 모른다. 독일의 한 로봇 전문기업이 그동안 사람만이 할 수 있다고 여겼던 섬세한 동작을 따라 할 수 있는 로봇 손을 개발하고 있기 때문이다.
bgr.com
Watching this soft robotic hand move is strangely hypnotic Mike Wehner @MikeWehner March 10th, 2019 at 9:42 AM Robotic technology had come a long way in the past couple of decades, with more intelligent machines capable of superhuman feats that were once thought impossible. Robots are great at doing things humans can’t, but giving machines the ability to mimic humans instead of surpassing us has proven to be challenging in some very interesting ways. One of the ways robots tend to come up short when compared to us meat creatures is in their sense of touch. You can make a human-shaped hand out of metal and plastic just fine, but our flesh allows us to manipulate held objects in ways that robots often can’t. Now, a new soft robot concept could help to change that, and to be honest it looks kinda creepy. |
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상단 사진 설명:
12면체 상자를 최적으로 쥘 수 있는 방법을 스스로 학습하는 로봇 손 ⓒ Festo
산업기술 전문 매체인 BGR은 생체로봇 제작으로 유명한 독일의 페스토(Festo)사가 사람 손을 모방한 소프트로봇(soft robot)을 공개했다고 보도하면서, 이 로봇의 특징은 별다른 골격이 내장되어 있지 않은데도 사람의 손처럼 섬세한 동작을 선보인다는 점이라고 밝혔다. (관련 기사 링크)
사람 손과 흡사한 피부 소재 및 동작 가능
‘로봇’이라는 소리를 들었을 때 떠오르는 이미지는 일반적으로 강철을 두른 단단한 몸체와 다소 투박한 몸짓 등이다. 하지만 최근 들어서는 연체동물처럼 유연하게 움직이는 로봇들도 많이 개발되고 있는 추세다.
연체동물처럼 부드러운 재질로 제작된 로봇을 통틀어 ‘소프트로봇(soft robot)’이라고 부르는데, 폴리머(polymer)나 고무 같이 부드럽고 신축성 있는 소재를 활용하여 자유롭게 변형할 수 있는 것은 소프트로봇만이 가진 특징이다.
특히 소프트로봇은 강철처럼 단단한 소재로 만들어진 보통의 로봇들보다 움직임이 유연하고 외부 충격에 강해서 어떤 환경이라도 적응할 수 있다는 장점을 갖고 있다.
페스토사가 개발하고 있는 로봇 역시, 소프트로봇의 장점을 대부분 포함하고 있다. ‘바이오닉소프트핸드(Bionic Soft Hand)’라는 이름의 이 로봇손은 특수 패브릭(fabric) 소재와 유연한 실리콘으로 둘러싸여 있어서 마치 사람의 손 같은 느낌을 준다.
인공지능이 탑재된 바이오닉 소프트 핸드는 사람과 가위바위보 게임도 할 수 있다 ⓒ Festo
물론 로봇손의 피부에 부드러운 재질만을 사용했다 해서 모두 소프트로봇이 될 수는 없다. 부드러운 재질 만큼이나 관절의 움직임도 부드러워야 하는데, 이를 위해 페스토사 연구진은 손가락 안에 골격 역할을 하는 철골을 집어넣지 않았다.
대신에 두 개의 공기실을 마련하여 공기압 조절을 통해서 손가락을 구부리고 펼 수 있도록 만들었다. 특히 엄지손가락과 집게손가락 안에는 회전 모듈이 장착되어 있어서 두 손가락을 사람처럼 측면으로도 움직일 수 있도록 설계했다.
이 같은 기능에 대해 페스토사 관계자는 “사람처럼 물체를 부드럽게 다룰 수 있는 방법을 연구한 끝에 확보한 결과물”이라고 밝히며 “물체를 잡기 전에 시뮬레이션 환경에서 물체를 다루는 법을 미리 학습할 수 있는 것이 바이오닉소프트핸드의 장점”이라고 덧붙였다.
마치 사람이 물체를 다루기전에 머릿속에서 다양한 방법을 시뮬레이션하는 것처럼, 바이오닉소프트핸드도 디지털 시뮬레이션 환경에서 가상의 손을 통해 학습하고 이를 실제의 로봇손에 전달하여 그대로 작동하도록 만든다는 것이다.
로봇손이 시뮬레이션처럼 매끄럽게 작동하기 위해 페스토사 연구진은 바이오닉로봇핸드의 손가락 끝과 관절 마디마디에 다양한 센서들을 부착했다. 또한 손가락 촉각 센서에는 유연한 회로 기판을 결합하여 각 개체들을 섬세하게 처리할 수 있다.
인공지능 탑재로 동작 학습 스스로 인지
사람의 피부와 같이 부드러운 재질로 덮여있고 사람의 손처럼 섬세한 동작도 가능한 것이 바이오소프트핸드의 장점이지만, 보다 더 놀라운 사실은 로봇손에 인공지능(AI) 시스템이 탑재되어 있다는 점이다.
인공지능 시스템이 탑재되어 있는 덕분에 바이오소프트핸드는 사람과 가위바위보 게임을 하거나, 사람이 시범을 보이면 그 사람의 손 모양을 그대로 따라할 수 있다. 마치 어린아이가 걸음마를 배우듯 인공지능은 반복된 실패와 학습으로 하나둘씩 배워나가는 것이다.
페스토사가 공개한 영상에는 소프트핸드가 최종적으로 수행해야하는 작업 내용을 컴퓨터가 제시하는 과정과 수많은 시행 착오를 통해 로봇손이 해당 작업을 수행할 수 있는 최적의 동작을 찾아내는 장면 등이 등장한다.
영상 속에는 바이오닉소프트핸드가 12면체로 이루어진 상자를 쥔 채, 초기에는 상자의 형태를 인식하기 위해 천천히 손에서 상자를 굴리는 모습이 보인다. 그러다가 그 속도가 점점 빨라지면서 인공지능이 스스로 학습하는 장면 등도 나타난다.
바이오닉 소프트핸드의 목표는 인간과 로봇 간의 작업 시 간극을 줄이는 것이다 ⓒ Festo
페스토사 연구진은 바이오닉소프트핸드를 개발한 기술이 앞으로 사람과 로봇간의 협력 작업을 보다 원활하게 만드는데 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 예를 들면, 카메라를 통해 습득한 데이터를 인공지능이 학습하여 바로 시뮬레이션하고, 이를 통해 만들어진 결괏값을 로봇손에 적용시켜 움직이도록 하는 방식 등이다.
이 같은 작업이 원활하게 이루어지기 위해서는 ‘디지털트윈(digital twin)’이 필수적이다. 디지털트윈이란 현실세계의 기계나 장비, 또는 사물 등을 컴퓨터 속에서 구현한 것으로서, 일종의 엔지니어링 분야 가상현실 시스템이라 할 수 있다.
페스토사의 관계자는 “디지털트윈 시스템을 통해 구축되는 시뮬레이션 모델은 학습 속도를 가속화시킬 것”이라고 전망하며 “대량의 병렬 학습과정을 통해 모든 가상의 로봇손들이 학습 데이터를 공유하게 되면, 시뮬레이션 과정에서 획득한 데이터는 모두 현실의 바이오닉소프트핸드에 그대로 전달되어 사람이 원하는 방식대로 작동하게 되는 것”이라고 강조했다.
물론 페스토사의 전망대로 바이오닉소프트핸드가 공장에서 실제 생산활동에 투입되기까지에는 상당한 시간이 필요할 것으로 보인다.
다만 머신러닝의 경우 시간에 비례하여 학습 능력이 증가하는 특징이 있는 만큼, 인공지능과 로봇 기술이 함께 발전하게 되면 지금보다 훨씬 더 자율적으로 움직이는 로봇손을 기대할 수 있다는 것이 전문가들은 예측이다.
김준래 객원기자다른 기사 보기stimes@naver.com 사이언스타임스
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