MIT 연구진, 숨겨진 물체를 찾아내는 로봇 개발

MIT 연구진은 시각과 무선주파수(RF) 탐지를 결합해, 눈에 보이지 않게 숨겨진 물체도 찾아 집어 올릴 수 있는 픽업 로봇을 개발했습니다. 이 기술은 전자상거래 물류창고에서 활용될 수 있습니다. 

최근 몇 년간 로봇은 인공 시각, 촉각, 심지어 후각까지 갖추게 되었습니다. MIT의 파델 아디브 교수는 이렇게 말했습니다. "연구자들은 로봇에 인간 수준의 인지 능력을 부여하고 있습니다. 우리는 로봇에 초인적인 인지 능력을 주려고 노력하고 있습니다." 

연구진은 벽을 투과하는 전파를 이용해 숨겨진 물체를 찾는 로봇을 개발했습니다. 로봇 RF-Grasp는 이 강력한 탐지 기능을 기존의 컴퓨터 비전과 결합해, 그렇지 않으면 관찰에서 가려졌을 물체를 찾아 집어 올립니다. 

이 진전은 언젠가 물류창고의 전자상거래 업무를 간소화하거나, 로봇이 어수선한 공구함에서 드라이버를 꺼내는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 연구는 2021년 5월 IEEE 국제 로봇공학 및 자동화 학회에서 발표되었습니다. 

전자상거래가 계속 성장하고 있지만, 열악한 작업 환경에도 불구하고 창고 업무는 여전히 로봇보다 사람이 주로 담당하고 있습니다. 이는 부분적으로 복잡한 환경에서 로봇이 물체를 찾아 집어 올리기 어렵기 때문입니다. 현재 이 분야의 두 가지 주요 장애물은 인지와 선택입니다. 

광학 시각만으로는 로봇이 상자에 든 물건이나 선반에서 다른 물건 뒤에 숨겨진 물체를 알아채지 못합니다. 가시광선은 당연히 벽을 투과하지 못합니다. 하지만 전파는 가능합니다. 수십 년 동안 무선주파수 식별(RFID)은 도서관 도서부터 반려동물까지 모든 것을 추적하는 데 사용되어 왔습니다. 

RFID 시스템은 두 가지 주요 구성 요소, 즉 리더기와 태그로 이루어집니다. 태그는 추적 대상 물체에 부착되거나, 반려동물의 경우 체내에 이식되는 작은 컴퓨터 칩입니다. 리더기는 무선주파수 신호를 방출하고, 이 신호는 태그에 의해 변조되어 리더기로 다시 반사됩니다. 

반사된 신호는 태그가 부착된 물체의 위치와 식별 정보를 알려줍니다. 이 기술은 소매 공급망에서 인기를 얻었으며, 일본은 수년 내에 거의 모든 소매 구매에 무선주파수 추적을 도입하려고 하고 있습니다. 연구진은 이처럼 풍부하게 보급된 RF가 로봇에게 또 다른 인지 방식을 제공하는 이점이 될 수 있다는 점을 깨달았습니다. 

연구자들에 따르면 RF는 시각과는 전혀 다른 인지 방식이므로, 그 능력을 탐구하지 않는 것은 실수일 것입니다. RF Grasp 로봇은 카메라와 RF 리더기를 사용해, 카메라 시야에서 완전히 가려진 태그 부착 물체도 찾아 집어 올립니다. 이 로봇은 집게 팔에 부착된 로봇 팔로 구성되어 있습니다. 

카메라는 로봇의 손목에 설치되어 있습니다. RF 리더기는 장치에 구애받지 않으며, 추적 정보를 로봇의 제어 알고리즘으로 전달합니다. 이를 통해 로봇은 무선주파수 추적 데이터와 주변 환경의 시각 정보를 동시에 지속적으로 수집합니다. 이 두 데이터 흐름을 로봇의 의사결정 과정에 통합하는 것은 연구진이 직면한 가장 큰 과제 중 하나였습니다. 

로봇은 매 순간 이 두 흐름 중 어느 쪽에 더 집중할지 결정해야 합니다. 이는 단순한 눈과 손의 협응이 아니라, RF, 눈, 손의 협응입니다. 로봇은 목표 물체의 RF 태그에 에코 신호를 보내 위치를 파악하면서 찾기와 집기 과정을 시작합니다. 이 과정은 뒤에서 사이렌 소리가 들리면 고개를 돌려 소리의 출처를 더 명확히 확인하는 상황과 비슷합니다. 

두 가지 상호 보완적인 감각을 갖춘 RF Grasp는 목표 물체를 향해 이동합니다. 물체에 가까워져 실제로 조작을 시작하면, RF보다 훨씬 세밀한 정보를 제공하는 시각이 로봇의 의사결정을 주도합니다. 

RF Grasp는 일련의 테스트에서 효과를 입증했습니다. 카메라만 장착한 유사한 로봇과 비교했을 때, 전체 움직임은 약 절반에 불과했지만 목표 물체를 정확히 찾아 집어 올릴 수 있었습니다. 또한 이 장치는 목표에 도달하기 위해 포장재와 다른 장애물을 치우며 주변 환경을 '정리'하는 독특한 능력도 보여주었습니다. 

연구진은 이것이 관통형 무선주파수 탐지 기능이 없는 로봇에 대한 RF Grasp의 "불공정한 이점"을 보여준다고 주장합니다. 언젠가 이 로봇은 전자상거래 포장 물류창고에서 지속적으로 작업할 수 있을 것입니다. 또한 RF 탐지를 통해 물체를 직접 조작하지 않고도 내용물을 즉시 확인하고, 바코드를 찾아 스캔할 수도 있습니다. 

연구팀은 가정에서의 활용 가능성도 내다보고 있습니다. 예를 들어 IKEA 의자를 조립할 때 필요한 육각 렌치를 찾는 일이 있습니다. 또는 잃어버린 물건을 찾는 데도 도움이 될 수 있습니다. 이 로봇은 어디에 두었든 열쇠를 찾아주는 초강력 룸바가 될 수도 있습니다.