MIT CSAIL(Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory) 연구진이 사람 손처럼 여러 물체의 촉각을 인지하고, 파지(把持)할 수 있는 로봇 그리퍼를 개발했다고 'MIT 뉴스'가 지난 15일 보도했다.
이 그리퍼는 사람 손처럼 유연하게 물체를 다룰 수 있는 ‘겔사이트 핀 레이(GelSight Fin Ray)’ 손가락 2개로 이뤄져 있다. 연구진은 연구 논문을 최근 열린 '2022년 소프트 로보틱스에 관한 IEEE 국제 컨퍼런스'에 발표했다.
이번 그리퍼에는 핀 레이(Fin Ray) 기법이 적용됐다. 핀 레이는 물고기 지느러미의 줄기 형태를 의미한다. 지난 1997년 독일의 생물학자인 라이프 크니제가 핀 레이를 발견한 이후 소프트 로봇 분야에서 대중적으로 활용되고 있다. 핀 레이 효과는 손가락으로 물고기의 꼬리 지느러미 부분을 밀면 레이(물고기 지느러미의 줄기)들이 힘을 주는 방향으로 구부러지는 것을 의미한다.
연구팀은 “핀 레이 설계 방식은 물체의 다양한 형태에 맞춰 적응하고, 다양한 물체를 파지(把持)할수 있다는 점에서 다재다능하다”며, "그리퍼에 풍부한 촉각 기능을 갖고 있는 센서를 통합했다"고 설명했다.
로봇 그리퍼는 접촉하는 물체의 형태에 맞춰 변화하는 2개의 유연한 핀 레이 손가락으로 구성되어 있으며, 3D 프린터를 활용해 유연한 플라스틱 소재를 조립하는 방식으로 만들어졌다. 손가락은 비전 인식을 위한 카메라와 다른 감각적 부품을 위한 내부 공간을 갖추고 있다. 실리콘 겔(겔사이트)로 만들어진 감각 패드의 층(layer)은 아크릴 소재에 부착되어 있다.
로봇 손가락이 물체에 접촉하면 실리콘과 아크릴 시트에 변형이 생기고, 카메라와 컴퓨터 알고리즘을 통해 물체의 일반적인 형태, 표면의 거칠기, 물체의 방향, 손가락에 작용하는 힘 등을 평가할수 있다.
연구진은 이 그리퍼를 이용해 미니 스크루 드라이버, 플라스틱 딸기 모형, 와인 잔, 페인트 튜브, 물병 등 다양한 물체를 인지하고 파지하는 실험을 진행했다. 겔사이트 센서는 물병에 새겨진 문자를 인식하는 것도 가능했다. 그리퍼는 와인 잔도 파지할 수 있다. 유리 잔은 광선의 굴절 때문에 비전 기반 로봇에게는 도전적인 과제다. 그리퍼는 와인 잔의 스템(손을 잡는 부분)의 방향과 인식하고, 잔을 똑바로 세운 후 테이블 바닥에 내려놓는 과정을 성공적으로 시연했다.
