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中칭화대, 쓰레기 분류하는 로봇 촉각시스템 개발‘응용물리학 리뷰(Applied Physics Reviews)'에 연구 논문 발표
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승인 2024.06.14  15:28:53
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▲ 로봇 핸드가 쓰레기를 분류하고 있다.

중국 칭화대 연구팀이 열감지 기능 등을 갖춘 촉각 센서를 로봇 핸드에 탑재해 쓰레기를 분류하는 기술을 선보였다.

연구팀에 따르면, 오늘날의 지능형 로봇은 시각과 촉각을 통해 다양한 물체를 정확하게 인식할 수 있다. 기계학습 알고리즘과 함께, 센서를 통해 얻은 촉각 정보는 로봇이 이미 학습한 물체를 빠르게 식별할 수 있도록 해준다. 그러나 로봇은 크기와 모양이 비슷한 물체 또는 처음으로 만나는 물체를 감지할 때 빈번하게 오류를 일으킨다.

칭화대 연구팀은 전문 학술지인 ‘응용물리학 리뷰(Applied Physics Reviews)'에 지난 11일 발표한 연구 논문에서 일반적이지만, 복잡한 속성을 지닌 물체를 인식하는 데 유용한 로봇 촉각 시스템 기술을 소개했다.(논문 제목:Enhanced robotic tactile perception with spatiotemporal sensing and logical reasoning for robust object recognition)

칭화대 연구팀은 인간이 갖고 있는 많은 촉각 기능 가운데 특히 열 감각(thermal feeling)에 주목했다. 사람은 물체에서 발산하는 차가움, 또는 뜨거움을 인지함으로써 차가운 물건과 뜨거운 물건을 감지할 수 있으며, 열 감지 능력 덕분에 나무와 금속도 쉽게 구분할 수 있다. 사람이 바람을 감지하는 것도 열을 인지하는 능력 때문이다.

연구팀은 강력하고 정확한 물체 감지를 위해 열 감각을 통합한 로봇 촉각 감지 방법을 설계했다고 밝혔다.

논문 주요 저자인 주롱(朱荣) 교수는 "우리는 시공간 촉각 센싱 기술을 바탕으로, 로봇이 물체 파지(grasping)시 열전도율, 열확산성, 표면 거칠기, 접촉 압력, 온도 등 물체의 다중 속성을 동시에 인지할 수 있는 능력을 갖추기를 원했다“고 말했다.

연구팀이 개발한 다층 촉각 센서는, 표면에 물체 감지 기능이 있고 바닥에 압력 감지 기능이 있다. 중간에는 열 변화에 민감한 다공성 공간을 두고 있다. 이 센서를 효율적인 분류 알고리즘과 결합했다.

연구팀은 이 기술을 검증하기 위해 쓰레기를 분류하는 지능형 로봇 촉각 시스템을 만들었다. 이 로봇은 빈 상자, 빵 부스러기, 비닐 봉지, 플라스틱 병, 냅킨, 스펀지, 오렌지 껍질, 그리고 유통기한이 지난 약품 등 쓰레기들을 집어 재활용품, 음식물 찌꺼기, 위험한 폐기물, 기타 폐기물로 분류해 별도의 쓰레기통에 담는 작업을 수행했다.

이 시스템은 이전에 마주치지 않았던 다양한 쓰레기 물체를 인식하는 데 98.85%의 분류 정확도를 갖고 있는 것으로 나타났다. 성공적인 쓰레기 분류 작업은 실제 시나리오에서 인간의 노동력을 크게 줄일 수 있고 스마트 라이프 기술에 광범위하게 적용할수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 향후 로봇 체화 지능과 자율 적용 능력을 제고하는 데 연구의 중점을 둘 계획이다. 주롱 교수는 ”이 센서와 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 결합함으로써, 센서에 의해 수집된 촉각 정보가 인간의 뇌가 받아들일 수 있는 신경 신호로 변환, 손 장애를 가진 사람들의 촉각 인식 능력을 강화할 수 있을 것“이라고 말했다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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