로봇손이 토마토를 움켜쥐더니 크기, 신선도, 촉감 등을 자동 판단한다.

한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 인공지능(AI)과 멀티모달센서(여러 종류의 센서 데이터를 결합해 풍부한 정보를 얻는 기술)를 활용, 다양한 물체의 크기와 형상, 물성을 인지하고 적절한 힘을 가해 제어하는 '지능형 로봇 그리퍼'(물체를 움켜잡거나 잡아끌 수 있는 장치)를 개발했다고 5일 밝혔다. 이 기술은 향후 운송, 의료, 제조, 우주 산업 등 다양한 자동화 산업 영역에 적용될 전망이다.

일상생활에서 채소, 과일을 손으로 눌러보면 무른지 단단한지 알 수 있는 것처럼 유연 멀티모달 촉각센서를 활용하면 물체의 초기 크기와 변형의 정도를 감지, 물체의 정확한 물성을 판단할 수 있다. 이를 기반으로 물체를 최적의 힘으로 잡거나 옮길 수 있다.

특히 ETRI의 '유연 멀티모달 센서'는 감지소재와 전극 사이의 '에어갭'을 미세하게 조절해 압력 및 굽힘센서의 감지 범위와 민감도를 선택적으로 조절할 수 있도록 개발됐다.

또 로봇 그리퍼에 장착하고 물체에 가해지는 압력과 그리퍼의 굽힘 정도를 동시에 감지, 물체의 영률(단단한 정도)을 정확하게 판단한다. 이 센서는 보호층과 인터페이스 공정을 최적화해 1만번 이상의 반복 압력과 굽힘 반복 시험 후에도 안정적인 성능을 보였다는 설명이다. 아울러 저온·고습 환경에 대한 신뢰성 테스트도 통과했다.

연구진에 따르면 지능형 로봇 그리퍼가 다양한 크기와 물성을 갖는 토마토 11종을 98.78%의 정확도로 구분했다. 이에 따라 시간에 따라 완숙 여부가 달라지는 토마토의 숙성도까지 실시간 선별해낼 수 있다는 설명이다.

아울러 지능형 로봇 그리퍼는 어떤 물체를 집는지 능동적으로 이해하고 안정적으로 물체를 파지하는 시점을 결정하며, 상응하는 그리퍼의 힘(토크)을 조절, 피드백을 제공한다.

연구진은 이 기술이 △대면적 고유연 다종센서 집적 기판 플랫폼 △에어갭 구조 기반의 고유연 멀티모달 센서 △물체의 크기, 형상, 물성 등을 판별하는 인공지능 알고리즘 모델 △로봇 그리퍼의 촉각 피드백 제어 기술 등이 결합된 결과라고 밝혔다.

ETRI 지능형부품센서연구실 김혜진 책임연구원은 "개발한 촉각센서는 로봇 그리퍼에 다양한 촉각 기능을 부여해 자동화 라인 및 협업 로봇 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 제시한다"고 말했다.

향후 연구진은 압력과 굽힘을 감지하는 2종 센서 외에도 온·습도센서, 관성센서, 거리센서 등을 하나의 센서 플랫폼으로 집적하는 기술을 개발할 예정이다.

또 다종의 센서가 집적된 유연 인장형 멀티모달 인공피부를 로봇 그리퍼에 적용, 사람처럼 빠르고 자연스러운 동작이 가능한 차세대 지능형 그리퍼 기술을 개발키로 했다. 연구진은 이 기술을 자동화 산업 관련 기업에 기술이전해 상용화할 계획이다.

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