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MIT, 유연한 물체 조작 가능한 로봇 그리퍼 개발고정밀 촉각 센서로 '케이블'도 능숙하게 조작
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승인 2020.07.14  16:28:16
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▲ MIT 컴퓨터과학 인공지능연구소(CSAIL) 연구팀이 얇고 유연한 물체를 잡을 수 있는 고정밀 촉각 센서가 장착된 로봇 그리퍼를 개발했다.(사진=MIT뉴스)

로봇이 밧줄, 전선, 케이블 등 얇고 유연한 물체를 조작하는 것은 지금껏 불가능한 일이었다. 예를 들면 케이블이 손가락 사이로 미끄러지며 모양이 끊임없이 바뀌었고, 로봇의 손가락은 이에 맞춰 케이블의 위치와 움직임을 계속해서 감지하고 조정해야 했다.

이에 MIT 컴퓨터과학 인공지능연구소(CSAIL)가 최근 고정밀 촉각 센서에 기반한 소프트 로봇 그리퍼를 사용해 케이블을 능숙하게 조작하게 해주는 시스템을 개발했다고 'MIT 뉴스'가 보도했다. 이 시스템은 로봇이 매듭 묶기, 와이어 형성, 외과 봉합술 등의 작업하는 것을 가능케해, 향후 산업뿐 아니라 가정 및 의술 등의 분야에서 유용할 것으로 예상되고 있다.

이번 연구의 첫 단계는 두 손가락이 달린 새로운 그리퍼 제작이었다. 두 손가락은 가볍고 빠르게 움직여 실시간으로 힘과 위치를 조정하는 게 가능하다. 손가락 끝에는 카메라가 내장된 부드러운 고무로 만들어진 ‘겔사이트(GelSight)’센서가 있다. 그리퍼는 로봇 팔에 장착돼 제어 시스템의 일부로 사용된다.

두 번째 단계는 케이블 조작을 가능케 하기 위해 인식 및 제어 프레임워크를 제작하는 일이었다. 연구팀은 지각 기능을 목표로, 손가락들 사이에 있는 케이블의 위치를 측정하기 위해 겔사이트 센서를 사용했고 케이블이 미끄러지는 것을 통해 마찰력을 측정했다. 두 개의 컨트롤러가 병렬로 작동하는데, 하나는 그립 강도를 조절하는 한편 다른 하나는 그리퍼 안에 있는 케이블을 유지하기 위해 그리퍼 자세를 조정한다.

팔에 장착된 그리퍼는 어떤 파지 위치든 USB 케이블을 안정적으로 따라갈 수 있었다. 로봇에도 장착돼 케이블 끝을 찾아 손을 번갈아 이동할 수 있었으며 다른 재료와 두께의 케이블에도 적응할 수 있었다. 특히 사람처럼 휴대폰에 이어폰을 꽂을 수도 있었다. 손가락 사이로 케이블을 밀어 넣다가 플러그가 손가락에 닿으면 멈췄고, 이어 플러그의 자세를 조절해 휴대폰 잭에 꽂을 수 있었다.

이번 연구를 주도한 ‘유쉐(Yu She)’는 “연성 물체를 조작하는 일은 케이블 조작, 천 접기, 끈 매듭짓기 등 일상 생활에서 매우 흔한 일”이라며 “특히 이런 종류의 일이 반복적이고 지루하거나 안전하지 않을 때 로봇이 인간을 돕길 원한다”고 전했다.

연구팀은 케이블이 손가락 끝에 도달했을 때 겔사이트 센서의 볼록한 표면이 케이블을 다시 당기는 것을 어렵게 한다는 점을 발견, 앞으로 손가락 센서 형태를 개선할 예정이다. 또 케이블 라우팅 및 장애물을 통한 케이블 삽입과 같은 복잡한 조작은 물론, 자동차 업계의 자율적인 케이블 조작도 연구할 계획이다.

조상협  robot3@irobotnews.com
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