▲USC와 엔비디아 연구진이 로봇 절삭 시뮬레이터를 개발했다.(사진=USC)

미국 남캘리포니아대학(USC) 컴퓨터과학부 연구진이 엔비디아와 공동으로 과일, 야채 등 식료품을 칼로 자를 때 칼의 힘을 정확하게 재현할 수 있는 로봇 절삭 시뮬레이터를 개발했다고 밝혔다.

이 시뮬레이터는 인체 조직을 절삭하는 시뮬레이션에도 적용, 수술용 로봇 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이번 논문은 지난 7월 14일 열린 'RSS(Robotics:Science and Systems) 컨퍼런스'에서 발표됐으며, 최우수 학생 논문상을 받았다.

과거에 연구자들은 절삭 능력을 복제하는 지능형 로봇을 만드는 데 큰 어려움을 겪었다. 도전적인 과제는 실제 세계에서는 2개의 물체가 동일하지 않은데, 로봇 절삭 시스템이 물체의 변형과 씨름해야한다는 점이다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 절삭 대상 물체를 복잡한 그물망(mesh)으로 표현하고, 물체를 절반씩 나눠, 각각의 절반 물체 사이에 가상의 스프링을 설치하는 절삭 시뮬레이션 방식을 고안했다. 이 스프링들은 칼이 그물에 가하는 힘에 비례해 시간이 지날수록 약해진다.

논문 주요 저자인 USC 컴퓨터과학 전공 에릭 하이든 박사는 "특별한 종류의 시뮬레이터를 만든다는 것은 실제 세계의 측정치로부터 시뮬레이션 매개변수를 자동으로 조정할 수 있다는 것을 의미한다"며 "이처럼 현실과의 격차를 해소하는 것은 로봇에 중요한 도전과제"라고 말했다. 이런 과정 없이는 결코 시뮬레이션 환경에서 실제 세계로 이전할 수 없다는 것이다.

연구진에 따르면 시뮬레이션에서 실제 현실로 기술을 이전하기 위해서는 시뮬레이터가 실제 시스템을 모델링할 수 있어야 한다. 연구자들은 물리적 로봇의 힘 프로필에 관한 데이터세트를 기반으로 실제 칼이 어떻게 움직일지에 대한 정확한 예측을 도출했다. 하이든 박사는 "우리의 접근 방식을 통해 시뮬레이터를 자동으로 조정해 서로 다른 유형의 재료와 일치시키고, 힘의 프로필에 대한 매우 정확한 시뮬레이션을 성취해낸다"고 설명했다.

이번 연구 성과는 단지 음식 산업에만 적용할 수 있는 것이 아니라 힘의 햅틱 피드백에 대한 높은 정확도를 요구하는 수술용 로봇에도 적용할 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 연구팀은 이번 성과를 실제 로봇에 적용하는 연구를 진행하고 있다.