'전신 인공피부'...최초 자율 휴머노이드 로봇 개발 성공
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'전신 인공피부'...최초 자율 휴머노이드 로봇 개발 성공
  • 양태경 기자
  • 승인 2019.10.21 09:22
  • 댓글 0
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신경공학 접근법, 데이터 처리 부하 최대 90%까지 줄여
전기전자학회(IEEE) 최신호, 정교한 시스템과 통합시에도 모든 가능성 보여줘
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(AI타임스=양태경 기자) 뮌헨공과대학교(Technical University of Munich, TUM) 연구팀이 인간 피부에서 영감을 얻은 인공피부와 제어 알고리즘을 결합, 전신 인공피부를 가진 최초의 자율 휴머노이드 로봇을 개발했다고 밝힌 가운데, 인공피부를 연구하는 로봇 공학자들의 큰 관심을 끌고 있다.

인간 피부 민감도와 유사한 인공피부는 로봇이 자신의 몸과 주변을 감지할 수 있기 때문에 인간과 더 가깝게 접촉하게 하는 매우 중요한 능력으로 평가받는다.

이번에 뮌헨공과대(TUM) 연구팀의 고든 쳉 교수가 개발한 인공피부는 2유로 동전 크기(지름 약 1인치) 정도의 육각형 세포로 구성돼 있는데, 각 세포에는 접촉, 가속, 근접 및 온도를 감지할 수 있는 센서와 마이크로프로세서가 장착돼 있다.

때문에 이러한 인공피부를 가진 로봇들은 주변환경을 훨씬 더 세밀하고 민감하게 인식할 수 있어 가령, 위험한 작업 시 사람들 가까이에서 사고를 예측하고 보다 적극적으로 예방할 수 있도록 도와주는 것이 특징이다.

한편, 피부세포 자체는 약 10년 전 이미 고든 쳉 교수에 의해 개발됐지만, 이번 로봇 인공피부 발명은 전기전자학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) 최신호에 기술된 바와 같이 정교한 시스템과 통합됐을 때에도 그것의 모든 가능성을 보여주었다고 전문가들이 설명해 이목을 집중시키고 있다.

또한 전문가들은 “로봇 피부를 개발하는 데 있어 가장 큰 장애물은 항상 데이터 계산 용량의 한계에 있었다”고 지적하면서 “인간의 피부는 약 500만 개의 수용체를 가지고 있어 인공피부 센서로부터 전달되는 데이터를 지속적으로 처리하려는 노력은 곧 한계에 부딪친다. 이전의 시스템들은 단 몇 백 개 센서로부터 전송된 데이터로도 더 빠르게 과부하가 걸렸었다”고 설명한다.

이 문제를 극복하기 위해 고든 쳉 교수와 그의 연구팀은 신경공학 접근법을 사용해 피부세포 반응 데이터를 지속적으로 처리하지 않고 오히려 자극이 바뀔 때에만 반응하고 그 상황을 감지하는 시스템을 적용, 데이터 처리 부하를 최대 90%까지 줄였다.

고든 쳉 교수는 “물론, 개별 인공세포는 자극이 변경될 때에만 센서가 상황정보를 전송한다. 이것은 인간의 신경계가 작용하는 방식과 비슷하다”면서 “예를 들어, 우리는 처음 모자를 쓸 때 모자를 느끼지만, 빠르게 그 감각에 익숙해진다. 바람이 불어 머리에서 모자가 날아가기 전까지는 모자를 다시 감지할 필요가 없다. 이것은 우리의 신경계가 신체적 반응을 필요로 하는 새로운 상황들에 집중할 수 있게 해 준다”고 데이터 처리 원리를 설명했 다.

이러한 데이터 처리 원리 덕분에 연구팀은, 외부 계산에 의존하지 않고서도 인공피부를 인간 크기의 자율 휴머노이드 로봇에 적용하는 데 성공했다. H-1이라 명명된 이 로봇에는 상반신, 팔, 다리, 발바닥까지 1260개의 세포와 13000개 이상의 센서가 장착돼 인간처럼 "신체감각"이 생겼다. 이제 H-1은 고르지 않은 바닥 표면을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 심지어 한 쪽 다리만으로도 균형을 잡을 수 있다.

또한 로봇 인공피부 조직은 하나의 세포가 아닌 천 개가 훌쩍 넘는 세포들로 구성돼 있기 때문에 일부 세포가 작동을 멈추더라도 다른 세포들은 기능을 유지한다.

고든 쳉 교수는 "우리의 로봇 인공피부 조직은 다른 모든 종류의 로봇에 적용해도 과부하 없이 빠르게 작동하도록 설계돼 있다"며 "이제 우리는 더 많은 수의 개별 인공피부 세포를 구성하는 더 작은 피부세포를 만들기 위해 노력하고 있다"고 말해 로봇 인공피부의 진화가 어디까지 이어질지 관심이 모아지고 있다.

【에이아이타임스 aitimes 에이아이타임즈】


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