피지컬 AI(Physical AI)에 대한 관심이 증폭되면서 과연 어디까지 인간의 행동을 대제할수 있을 것인지 궁금해 하는 사람이 많다. 기계가 인간의 섬세한 손동작을 완벽하게 모방하기란 쉽지 않다.

그럼에도 이동하는 물건의 중량, 움직이는 속도 등에서 인간을 능가한 역량을 보여주는 로봇이 개발되고 있다. 머지 않아 인간을 대신해 육체 노동을 수행할 로봇이 구현될 것으로 에상된다.

로봇은 작업할 물체의 위치와 형태를 인식하고 파지 강도나 동작을 조정하며 유연한 작업을 수행할 수 있다. 정부는 로봇훈련소(데이터 트레이닝센터)를 신설해 로봇을 실제 현장 반응을 학습시킬 방침이다.

로봇을 교육시킬 행동 데이터의 확보가 중요해졌다. 행동 데이터는 가상 공간이 아닌 실제현장에서만 얻을 수 있다. 피지컬 AI를 다양한 현장에서 상용화하려면 필수적으로 요구된다.

이재명정부는 'A1 3강'을 목표로 반도체와 AI 데이터센터에 대한 투자를 확대하고 있다.국내에서는 현대자동차그룹이 향후 2년 내 아틀라스(Atlas) 휴머노이드 로봇을 완성해 제조공장에 배치할 계획이다.

◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개

한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.

더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.

주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간 R&D 역량 발굴-과제 기획 △국방 R&D 민관군 협력 기반 마련 등이다.

이번에 소개할 기술은 AI·로봇연구소 지능로봇연구단 송가혜 선임연구원(k.song@kist.re.kr)이 수행한 '고중량 파지가 가능한 소프트 로봇 그리퍼(Gripper)'이다.

▲ 위빙 그리퍼 개념도 [출처=한국과학기술연구원]

◇ 고중량의 물체를 포함한 다양한 형상 및 강성의 물체 파지가 가능한 소프트 로봇 그리퍼를 개발

직조 구조를 모방해 저중량(<1kg) 특성과 높은 적응성을 가지는 소프트 그리퍼(Gripper)의 강점을 가지면서도 고중량 (>100kg) 파지가 가능한 소프트 로봇 그리퍼를 개발했다. 

물체를 효율적으로 집고 배치하는 것은 로봇 작업의 기본이지만 현재 그리퍼는 다양한 물체 파지하는데 적합하지 않은 상황이다.

무거운 물체용으로 설계된 그리퍼는 자체 하중 때문에 매니퓰레이터(manipulator)에 부담을 주고 섬세한 품목에는 적합하지 않기 때문이다. 반대로 소프트 그리퍼는 다양한 물체를 다룰 수 있지만 적재 용량이 제한되어 있다.

이러한 그리퍼 문제를 해결하려면 소프트 로봇의 고유한 유연성과 상당한 페이로드를 수용할 수 있는 기능을 결합하는 것이 필수적이다.

연구를 진행한 결과를 보면 직조 구조를 활용해 130g의 PET로 제작된 그리퍼가 100kg 이상의 물체를 파지하는데 성공했다.

또한 카드, 과일, 꽃 등 다양한 형상과 강성의 물체를 파지할 수 있었다. (Kang et al., Nat Commun.(2023), Patent registered)

▲ 위빙 그리퍼 동작 모습 및 성능 [출처=한국과학기술연구원]
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