[IT 소식] 로봇이 음식쓰레기·재활용품도 구분…복잡한 인간 촉각 모방

중국 칭화대

연구팀이 개발한 로봇이 빵을 집어 들어 음식물쓰레기로 분류하고 있다. Applied Physics Reviews 제공.

인간의 피부는 매우 우수한 ‘촉각 센서’다. 복잡한 인간 촉각을 모방해 음식쓰레기, 재활용품 등을 높은 정확도로 구분할 수 있는 로봇이 개발됐다. 

롱 주 중국 칭화대 정밀기기·기계공학과 교수 연구팀은 인간의 열감을 모방해 물체를 잘 구별할 수 있는 촉각 센서를 개발하고 연구결과를 국제학술지 ‘응용물리학리뷰’에 11일 발표했다. 

사람은 물체가 뜨거운지, 차가운지, 부드러운지, 단단한지, 매끄러운지, 거친지 등을 잘 구분할 수 있다. 지능형 로봇도 기계학습 알고리즘과 센서를 통해 물체를 식별할 수 있다. 

하지만 로봇은 사람만큼 물체를 분류하지 못한다. 크기와 모양이 비슷한 물체나 크기와 모양이 다른 동일한 유형의 물체는 인식 과정에서 혼란을 겪는다. 데이터 학습이 불충분하게 이뤄진 물체도 인식하는 데 한계가 있고 여러 잡음이 물체 인식을 방해하기도 한다.   

사람이 눈을 감고도 물체를 구별할 수 있는 이유 중 하나는 열감 덕분이다. 눈을 가린 채 크기, 모양, 강도가 비슷한 나무와 금속을 손으로 만진 뒤 어떤 게 금속인지 물으면 대답할 수 있는 이유 중 하나가 냉감의 차이 때문이라는 것이다. 

연구팀은 로봇이 더욱 정확하게 물체를 감지할 수 있도록 열감을 적용한 촉각 감지 센서를 설계했다. 로봇이 물체를 만지는 동안 표면 거칠기와 접촉 압력뿐 아니라 온도, 열 전도도, 열 확산도 등 여러 속성을 동시에 인식할 수 있으면 물체 감지 능력이 향상될 것으로 보았다.  

연구팀이 개발한 센서는 물체를 감지할 수 있는 표면층, 열 변화에 민감한 다공성 중간층, 압력을 감지하는 바닥층 등으로 구성된다. 또 얼굴 검출에 많이 쓰이는 ‘캐스케이드 분류 알고리즘’을 이용해 센서가 빈 상자처럼 분류하기 쉬운 물체 유형부터 귤 껍질이나 헝겊 조각처럼 보다 분류하기 어려운 물체까지 식별할 수 있도록 학습시켰다. 

센서의 성능을 테스트하기 위해 쓰레기를 분류하는 지능형 로봇도 만들었다. 이 로봇은 처음 보는 빈 상자, 빵 부스러기, 비닐봉지, 플라스틱병, 냅킨, 스펀지, 귤 껍질, 유통기한이 지난 약품 등 다양한 쓰레기 유형들을 집어 들었다. 

연구팀이 재활용품, 음식쓰레기, 위험한 폐기물 등 유형별로 쓰레기를 분류하도록 하자 로봇은 98.85%의 정확도로 분류하는 능력을 보였다. 

연구팀은 “쓰레기를 분류하는 로봇의 행동은 인간의 노동을 크게 줄일 수 있고 스마트 라이프 기술에 광범위하게 적용할 수 있다”며 “이 센서를 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술과 결합하면 센서에 의해 수집된 촉각 정보를 인간의 뇌가 받아들일 수 있는 신경신호로 변환해 손을 사용하기 어려운 환자에게도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

문세영 기자moon09@donga.com

https://webzero.tistory.com/manage/newpost/?type=post&returnURL=%2Fmanage%2Fposts%2F