인간의 손, 뇌기능 모방한 피킹, 핸들링 등 섬세하고 자연스런 물체 조작
이에 필요한 센서, 인식 알고리즘, 행동 계획, 핸드 메커니즘 등 기술
[애플경제 이보영 기자] 인간의 손이나 뇌의 기능을 모방하거나 물체 조작에 관한 기술을 다루는 ‘로봇 매니퓰레이션’이 로보틱스 기술 경쟁의 핵심으로 떠오르고 있다. 최근 딥마인드의 ‘오토RT’나 테슬라의 휴머노이드 로봇 ‘옵티머스’ 등은 그 대표적인 사례다.
이에 로봇이 인간의 손으로 하는 피킹, 핸들링 등의 물체 조작을 하기 위해 필요한 센서, 인식 알고리즘, 행동 계획, 핸드 메커니즘 등의 기반 기술에 대한 연구도 활발히 이뤄지고 이다. 기반 기술의 통합ㆍ응용에 관한 연구개발. 또한 인간의 손의 기능 및 작업을 해명하는 등의 학술적인 지식을 창출하는 활동도 열기를 띠고 있다.
그 대표적인 로봇암 기술은 제조ㆍ물류 분야의 물체 운송, 조립 작업에서의 용접, 부품 접착 등에 적용되며 이미 1960년대부터 활발히 연구가 이뤄졌다. 그후 인터넷이 보급되고 제조업 현장에서도 다품종 소량 생산이 확산되면서, 로봇 매니퓰레이션 기술도 더욱 정밀해졌다.
시장분석기관 IRS글로벌은 “최근엔 3차원 시각 및 역각(力覚) 등의 센서 기술이 발달함으로써 변종변량 생산에 최적화되고 있다”면서 “다양한 품종을 조작하거나 힘을 제어하여 고정밀 부품을 접착하고, 3차원 시각 센서를 통해 자세가 불안정한 물체를 조작하는 등의 연구가 가속화되고 있다”고 진단했다.
또한 산적해 있는 부품의 조작이나, 정밀도가 필요한 커넥터 등 부품을 삽입하는 작업 등을위해 더욱 고도의 매니퓰레이션 태스크도 실용적으로 실행할 수 있게 되었다.
특히 “010년에 들어서면서 ‘e커머스’가 발달하면서, 물류 창고에 존재하는 상품의 종류를 다양화하면서 로봇 매니퓰레이션 기술 발전은 더욱 가속화되었다”고 밝혔다.
또한 같은 시기에 심층학습이 로봇 매니퓰레이션에도 응용되기 시작, 대규모 상품 종류를 식별하고 조작할 수 있게 되었다. 또 대규모 일용품 피킹 기술이 개발되었고, 물류 창고에서 수많은 일용품에 대한 매니퓰레이션을 자동화하고 있다.
미국의 ‘US Robotics 로드맵 2020’에 따르면 앞으로 계속해서 제조 물류 분야에서 이런 첨단의 로볼 매니퓰레이션 기술이 적용될 전망이다. 중국의 ‘중국 제조 2025’나, ‘EU Horizon Europe(2021~2027) 프로젝트’에서도 제조와 AIㆍ로보틱스의 연결을 중시하고 있다.
지난 2015~2017년 아마존이 주최한 물류 일용품의 매니퓰레이팅 경기가 도화선이 된 측면도 있다. 이에 물류 창고의 상품 조작 자동화에 있어서는, 미국 버크셔 그레이, 등이 독자적인 방법을 통해 피스 피킹이나, 물류 내 다품종 상품 피킹의 실용화를 기하고 있다.
이는 또 ‘코로나’ 와중에 검체 채취와 검사에 널리 쓰이기도 했다. 덴마크의 ‘CAREEBO LLR S1’(Lifeline Robotics, 덴마크)는 유니버설 로봇 UR3에, 3D 프린터로 자체 제작된 end effector(로봇팔 끝에 다는 도구)를 사용하기도 했다.
이 로봇은 환자의 신분증을 스캔함과 동시에 신분증 라벨이 인쇄된 통과 샘플 키트와 면봉을 준비한다. 그 후 눈과 같은 역할을 하는 비전 시스템을 사용하여 환자의 목구멍에서 검체를 채취할 부분을 정확하게 확인한다. 채취 과정이 완료되면, 로봇은 채취 샘플을 통에 넣고, 뚜껑을 닫는 과정까지 약 7분 정도 소요되고, 검체 채취는 단 25초 만에 종료된다.
국내 제품으로는, ㈜바이오트 코리아의 ‘RAPIDS Platform’이 있다. 비대면 검체 채취를 위해 병렬로봇의 원격제어 기술을 적용하며, 검체 채취 후 면봉을 검체수거통(UTM)에자동/원격으로 수거하기 위한 기술이 적용되었다. 이는 의료진이 조작하는 ‘마스터 장치’, 환자와 접촉하는 ‘슬레이브 로봇’으로 구성되어 있다.
슬레이브 로봇에 환자의 코에서 검체를 채취할 수 있는 일회용 스왑(swab)을 장착하고 마스터 장치를 움직이면, 슬레이브 로봇이 이를 따라 움직인다. 슬레이브 로봇에 장착된 검체 채취용 스왑은 마스터 장치의 움직임대로 상하좌우로 이동하거나 회전하며, 원하는 부위에 삽입돼 검사 대상물을 채취한다. 서로 떨어진 환자와 검사자 간 음성과 영상으로 통신할 수 있는 기능도 있다.
또한 2023년에는 테슬라가 자율주행에 이용되는 고도의 심층학습 인식ㆍ제어 기술을 적용한 휴머노이드 로봇 ‘옵티머스’의 업데이트 버전 영상을 공개해 파란을 일으켰다.
이는 공장이나 물류 창고에서 종이 상자나 부품 등을 물품을 운송할 수 있을 것으로 기대된다. 다만 가격 등의 문제가 있고, 향후 기술 개발 여하에 따라 시장 경쟁력이 좌우될 것이란 평가다.