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英 버밍엄대, 로봇 이용한 새 핵폐기물 처리법 개발AI·평행 턱 그리퍼 로봇·엔센소 3D 카메라 활용···자율 및 인간·로봇 협업 가능
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승인 2021.12.24  11:30:05
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▲영국 버밍엄대 선임 연구 과학자 나레쉬 마르투리 박사(왼쪽)와 로봇 엔지니어인 막심 아지블(오른쪽) 팀이 로봇과 3D카메라, 그리고 AI를 이용해 핵 폐기물을 더 잘 처리할 수 있는 시스템을 개발했다. (사진=버밍엄대)

영국 버밍엄 대학의 익스트림 로보틱스 연구소(Extreme Robotics Lab)가 이끄는 국립 핵 로보틱스 센터(National Centre for Nuclear Robotics) 연구원들이 인간과 인공지능(AI), 로봇이 함께 핵폐기물 처리 작업을 할 수 있는 방법을 개발했다고 ‘더로봇리포트’가 지난 18일(현지시각) 보도했다.

미국 회계감사원(GAO)에 따르면 오늘날 전세계에는 상업용 원자력 발전소에서 나온 사용후 핵연료 8만5000입방톤과 미국 정부 무기 프로그램에서 나온 9000만갤런(약 3억 4069만리터)의 폐기물이 있다고 한다. 그 수치는 빠르게 증가하고 있다. 매년 2000입방톤의 사용후 핵연료가 추가된다.

하지만 핵폐기물을 처리하고 다루는 것은 정밀성과 정확성이 요구되는 위험한 작업이다.

이에 영국 버밍엄대 연구진은 로봇, 3D 카메라, AI를 함께 사용하는 핵폐기물 관련 물체들을 다루는 시스템을 개발했다. 여기에는 평행 턱(jaw) 그리퍼를 사용하는 표준 산업용 로봇과 주변을 보여주는 엔센소 N35(Ensenso N35) 3D 카메라가 사용됐다.

이 시스템은 인간으로 하여금 AI가 감당토록 돼 있지 않은 더 복잡한 결정을 할 수 있도록 해 주는 반면 로봇에는 그 일을 가장 잘 수행할 수 있는 방법을 결정해 주도록 한다.

이 팀은 세 가지 종류의 공유된 제어를 사용한다.

첫 번째는 반자율성 제어로서 이는 인간이 높은 수준의 결정을 내리도록 하는 반면 로봇은 이를 계획하고 실행하기만 하면 되도록 했다.

두 번째는 가변 자율성으로서 이를 사용할 경우 사람은 로봇을 자율적 움직임에 맡기거나 조이스틱 제어로 전환해 직접 움직일 수도 있다.

세 번째는 공유된 제어로서 이 때는 인간이 로봇 팔을 물체를 향해 움직이게 하는 것과 같은 작업들을 원격 조작하는 한편 AI는 사람을 도와 물체를 가장 잘 집어 들 수 있도록 그리퍼의 방향을 결정한다.

로봇에 탑재된 사람 눈과 비슷한 공간 시야를 제공하는 엔센소 3D 카메라는 두 대의 카메라가 약간 다른 위치에서 물체를 보는 방식으로 작동한다. 이들은 내용은 비슷하지만 물체의 위치 차이를 보여주는 이미지를 캡처한다. 엔센소의 소프트웨어(SW)는 이 두 이미지를 결합해 객체의 포인트 클라우드 모델을 만든다. 이 방법은 로봇이 더 정확하게 움직일 수 있도록 도와준다.

영국 국립 핵 로보틱스 센터 선임 연구 과학자인 나레쉬 마르투리 박사는 “우리 시스템에서 사용되는 신 클라우드(scene cloud)는 여러 개의 안정적인 고정 위치를 자동으로 생성하는 데 사용된다. 3D 카메라에 포착된 포인트 클라우드는 고해상도이고 밀도가 높기 때문에 장면마다 각 물체에 대해 매우 정밀하게 잡는 위치를 생성할 수 있다. 이를 바탕으로 우리의 ‘가정 랭킹 알고리즘(hypothesis ranking algorithm)’이 로봇의 현재 위치에 따라 다음 번에 집어 들 물체를 결정한다”고 설명했다.

연구원들은 현재 턱 그리퍼 대신 여러 개의 손가락을 가진 손과 호환될 수 있도록 시스템 확장 개발 작업을 하고 있다. 이들은 또한 AI로 조종되는 로봇이 완전 자율적으로 물체를 잡는(그립) 방법도 연구하고 있다.

이성원  sungwonly09@gmail.com
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