로봇 손, 더 부드럽고 더 예민하고 더 똑똑해졌네

사람 손에 한층 더 가까이

인간의 손은 가장 유용한 도구 중 하나다. 손 덕분에 인간은 다른 동물과 달리 자유자재로 물건을 활용할 수 있게 됐다. 하지만 로봇은 그렇지 않다. 로봇 기술이 급속히 발달했지만 사람처럼 물건을 섬세하기 잡고 조작하는 상용 로봇 손은 아직 없다. 아무리 최첨단 로봇이라도 어린아이보다 손을 제대로 사용하지 못한다는 평가를 받는다.

이 때문에 과학자들은 인간에 가까운 로봇 손 개발에 오랜 시간 몰두했고, 최근 주목할 만한 성과가 나오고 있다. 로봇 손을 더 부드럽게 만들고, 촉각을 더해 예민하게 조작하려는 시도가 세계 각국에서 진행되고 있다. 이 기술이 실제로 구현되면 사람처럼 정교한 작업을 할 수 있어 산업 현장은 물론 실버케어 같은 도우미 로봇에도 활용이 가능할 전망이다.

◇85% 정확도로 물건 구별


포르투갈 코임브라대 연구팀은 지난달 국제학술지 ‘사이보그 및 바이오닉 시스템’에 사람 손처럼 부드러운 로봇 손을 개발했다고 밝혔다. 그동안 개발된 로봇 손들은 딱딱한 금속 재질인 경우가 많았다. 그렇다 보니 사람의 실제 동작을 완벽히 구현하기 어려웠다. 연구팀은 실리콘과 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄 등 부드러운 소재로 로봇 손을 만들었다. 무게는 단 100g. 로봇 손은 손가락에 연결된 액추에이터(구동기)에 공기를 주입하거나 빼면 손가락이 펴졌다 접히는 방식으로 작동한다. 코임브라대의 로봇 손은 둥근 과일이나 컵 등 다양한 모양과 크기의 물체를 잡을 수 있다.

사람 손의 예민한 감각을 구현하기 위해 로봇 손에 ‘눈’을 단 곳도 있다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀은 3D 프린팅으로 만든 뼈대 위에 투명한 부드러운 피부를 씌운 로봇 손을 제작했다. 투명 피부 아래에는 여러 개의 고해상도 센서가 탑재됐다. 센서는 카메라와 LED(발광 다이오드)로 구성됐다. 로봇이 손가락으로 물체를 잡으면 LED가 빛을 내면서 카메라가 이를 인식한다. 손 자체에 ‘눈’이 달려 사물을 정확히 인식하는 원리다. 연구팀은 “단 한 번 잡기만 해도 85%의 정확도로 물체의 모양을 구별할 수 있다”며 “빈 플라스틱병 같은 물건도 부서지지 않게 잡을 수 있다”라고 했다. 연구팀은 “이 로봇 손은 뼈대가 단단하기 때문에 무거운 물건도 잡을 수 있다”고 설명했다.

◇어둠 속에서도 물건 잡는 로봇 손

미국 컬럼비아대 연구팀은 여기서 한 발 더 나아가 어둠 속에서도 물건을 잡을 수 있는 로봇 손을 개발했다. 보통 사람은 물건을 잡을 때 그 물건을 직접 보면서 손을 움직인다. 시각과 촉각을 동시에 활용하는 것이다. 하지만 종종 TV에서 눈을 떼지 않고 옆에 뒀던 리모컨을 찾기도 한다. 연구진은 이 점에 착안해 온전히 촉각만을 사용해 물건을 인식하는 로봇 손을 만들었다. 연구팀의 로봇 손에는 외부 카메라 없이 감지 기술만 들어가 있다. 로봇 손은 인공지능(AI)을 활용해 1년 동안 학습해야 할 촉각 데이터를 단 몇 시간 만에 훈련했다. 그 결과 어두운 환경에서도 로봇 손이 물건을 잘 쥐는 것을 확인했다고 연구팀은 밝혔다.

가해지는 압력을 측정해 작은 물체도 단단히 붙잡을 수 있는 로봇 손도 있다. 영국 케임브리지대 연구진이 개발한 로봇 손은 부드러운 재질로 만든 피부에 압력 측정 센서를 달았다. 이 센서는 물체의 위치와 로봇에 가해지는 힘을 계산한다. 물체를 잡는 데 그치지 않고 센서에서 얻은 정보로 로봇 손이 잡았던 물체를 어느 정도로 잡아야 놓치지 않는지도 예측할 수 있다. 1200번이 넘는 시뮬레이션에서 로봇 손은 작은 물건을 떨어뜨리지 않고 잡는 데 성공했다. 연구진은 로봇 손에 둥근 공부터 복숭아, 마우스 등 다양한 물체를 잡는 훈련을 시켰다. 그 결과 14개의 물체 중 11개를 성공적으로 잡았다. 연구진은 “앞으로 시각 기능까지 추가해 로봇이 주변 환경을 활용해 더 넓은 범위의 물건을 파악할 수 있도록 할 것”이라고 말했다.



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유지한 기자 jhyoo@chosun.com