로봇 공학의 새로운 새벽: 터치 기반 객체 회전

UCSD(University of California San Diego)의 엔지니어 팀은 획기적인 개발에서 시각적 입력 없이 터치만으로 물체를 회전할 수 있는 로봇 손을 설계했습니다. 이것 혁신적인 접근 인간이 물체를 볼 필요 없이 쉽게 물체를 다루는 방식에서 영감을 받았습니다.

개체 조작에 대한 터치 감지 방식

팀은 손바닥과 손가락에 걸쳐 16개의 터치 센서가 있는 네 손가락 로봇 손을 장착했습니다. 가격이 약 12달러인 각 센서는 간단한 기능을 수행합니다. 물체가 접촉하는지 여부를 감지합니다. 이 접근 방식은 단순한 이진 신호(터치 또는 노터치)를 사용하여 로봇 손 안에서 회전을 수행하는 수많은 저비용, 저해상도 터치 센서에 의존한다는 점에서 독특합니다.

대조적으로, 다른 방법은 로봇 손의 작은 영역, 주로 손가락 끝에 부착된 몇 가지 고가의 고해상도 터치 센서에 의존합니다. 이 연구를 이끈 UC San Diego의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Xiaolong Wang은 이러한 접근 방식에는 몇 가지 한계가 있다고 설명했습니다. 센서가 물체와 접촉할 가능성을 최소화하여 시스템의 감지 능력을 제한합니다. 질감에 대한 정보를 제공하는 고해상도 터치 센서는 시뮬레이션하기가 매우 어렵고 비용이 엄청나게 비싸 실제 실험에서 사용하기 어렵습니다.

이진 신호의 힘

“우리는 이 작업을 수행하기 위해 개체의 질감에 대한 세부 정보가 필요하지 않다는 것을 보여줍니다. 센서가 물체에 닿았는지 여부에 대한 간단한 이진 신호만 있으면 됩니다. 이러한 신호는 시뮬레이션하고 실제 세계로 전송하기가 훨씬 더 쉽습니다.”라고 Wang은 말했습니다.

팀은 불규칙한 모양을 포함하여 다양한 물체 세트를 회전시키는 가상 로봇 손의 시뮬레이션을 사용하여 시스템을 훈련했습니다. 시스템은 회전하는 동안 지정된 시점에서 물체가 손의 어떤 센서를 터치하고 있는지 평가합니다. 또한 손 관절의 현재 위치와 이전 동작을 평가합니다. 이 정보를 사용하여 시스템은 관절이 다음 시점에 어디로 가야 하는지 로봇 손에 지시합니다.

로봇 조작의 미래

연구원들은 시스템이 아직 만나지 못한 물체를 사용하여 실제 로봇 손에서 시스템을 테스트했습니다. 로봇 손은 멈추거나 홀드를 잃지 않고 다양한 물체를 회전시킬 수 있었습니다. 물체에는 토마토, 후추, 땅콩 버터 캔, 장난감 고무 오리가 포함되어 있으며 모양 때문에 가장 어려운 물체였습니다. 더 복잡한 모양의 개체는 회전하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 로봇 손은 다른 축을 중심으로 물체를 회전시킬 수도 있습니다.

팀은 현재 보다 복잡한 조작 작업에 대한 접근 방식을 확장하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어 그들은 현재 로봇 손으로 잡고, 던지고, 저글링할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. "손 조작은 우리 인간이 가진 매우 일반적인 기술이지만 로봇이 마스터하기에는 매우 복잡합니다."라고 Wang은 말했습니다. "로봇에게 이 기술을 부여할 수 있다면 로봇이 수행할 수 있는 작업의 문이 열릴 것입니다."

이 개발은 로봇 공학 분야에서 중요한 진전을 의미하며 잠재적으로 로봇이 어둠 속에서 또는 시각적으로 어려운 환경에서 물체를 조작할 수 있는 길을 열어줍니다.