▲로봇팔로 조립된 의자(출처=123RF)

싱가포르 난양기술대학 연구진이 3년간의 연구 끝에 로봇팔만으로 가구 전문점 이케아(IKEA)의 의자를 조립하는 데 성공했다. 조립에는 약 20분이 걸렸다.

전문가들은 이것이 기계가 인간 없이 움직일 수 있는 새로운 시대로 한 발자국 더 나아간 업적이라고 말했다.

연구 목적

연구원 쿠앙-쿠옹 팜 박사는 기술적인 우수성을 한계까지 개발했기 때문이 이 연구 주제를 추구할 가치가 있다고 말했다. 로봇이 의자를 조립하도록 프로그래밍하려면 지각 능력, 움직임을 계획하는 예지력, 환경 제어 능력, 두 팔로 동시에 물건을 움직이는 기능 등 많은 동작을 염두에 둬야 한다.

과거에 미국 MIT 연구진이 로봇을 이용해 이케아의 책상을 조립한 적이 있다. 하지만 이번에 싱가포르 연구진이 로봇으로 조립에 성공한 의자는 책상보다 작고 부품이 많아 조립 과정이 더욱 복잡하다.

로봇이 이케아 의자를 조립한 방법

이 로봇에는 3D 카메라, 2개의 로봇팔, 그리퍼, 힘 탐지기 등이 내장돼 있다. 그리고 로봇에는 이케아 의자의 개별 부품을 맞추는 방법이 프로그래밍돼 있었다. 로봇은 3단계 과정에 걸쳐 이케아 의자를 조립했다. 우선 앞에 흩어진 부픔을 보고 프로그래밍된 설명서와 비교했다. 그 다음 로봇은 자신의 팔이 부딪치지 않도록 주의하며 부품들을 조립했다. 이 과정에 11분이 걸렸다.

마지막으로 로봇은 완성한 의자를 그리퍼로 집어 올리고 힘 탐지기를 이용해 나사가 지정된 구멍에 완벽하게 들어갔는지 확인했다. 동시에 로봇 팔로 의자의 측면을 밀었다. 이 마지막 과정에는 9분이 걸렸다.

팜은 로봇의 첫 번째 작업이 프레임의 위치를 결정하고 각각의 부품을 잡아 운반하기 위해 필요한 팔 동작을 자동으로 계산하는 과정이라고 설명했다. 로봇의 한쪽 팔이 의자를 잡고 있으면 다른 팔이 의자 뒤편에 나사를 삽입한다. 3D 카메라는 불과 몇 mm까지 탐지할 정도로 정확하다. 만약 나사를 조이는 힘이 부족하다면 로봇의 힘 탐지기가 이것을 감지하고, 더 큰 힘을 가해 나사를 돌린다.

로봇에 달린 카메라가 나사 구멍을 정확하게 스캔하지 않으면 나사가 제자리에 들어갈 수 없다. 또 로봇팔의 힘이 제대로 조절되지 않으면 로봇은 작은 부품들을 자리에 맞게 움직일 수 없다. 그리고 로봇팔은 움켜 쥐기, 들어 올리기 등의 동작을 수행함과 동시에 팔이 교차하거나 동선이 꼬이지 않도록 계산해야 한다.

▲미래의 로봇이 가구 제조를 도울 수 있다(출처=123RF)

물체의 모델링에 조금이라도 오차가 발생하면 로봇팔이 서로를 향해 움직여 충돌이 발생할 수 있다. 혹은 로봇팔이 잘못된 방향으로 움직이거나 센 힘을 가해 의자 부품을 파괴할 수 있다. 이런 상황을 피하기 위해서는 정밀한 조정과 프로그래밍이 필요하다. 오류가 발생하면 로봇팔은 동작을 변경한다.

연구진은 처음 몇 번의 실패 끝에 프로그래밍을 수정하고 마침내 로봇팔만을 이용해 이케아 의자를 조립하는 데 성공했다.

이들은 실험 성공 후 모방 학습에 대한 실험을 계획하고 있다. 이것은 인간이 조이스틱을 사용해 올바른 작업 순서를 로봇에게 가르치거나 로봇이 인간을 관찰하고 감시해 인간의 동작을 모방하도록 만드는 것이다. 팜은 연구진의 궁극적인 목표가 로봇팔에게 완성된 의자의 이미지만을 보여주고 로봇팔이 스스로 생각해서 의자를 조립하도록 만다는 것이라고 전했다. 하지만 그는 이 기술이 향후 5~6년 이내에는 현실이 되지 않을 것이라고 냉정하게 판단했다.

엔지니어가 로봇이 조작해야 하는 모든 물체를 프로그래밍하는 것은 불가능하다. 따라서 앞으로 만들어질 로봇에는 이런 정교함이 필요하다.