바나나 껍질도 벗기는 로봇? 곡선과 불규칙한 형태를 이해하는 ‘기하학적 지도’ 기술 개발

로봇은 바나나처럼 휘어진 물체는 제대로 다루지 못해 왔다. 그런데 이제는 다양한 형태의 사물에도 적응할 수 있는 길이 열렸다. 스위스 연구진은 물체의 ‘모양 자체’를 이해하도록 만드는 새로운 기술을 개발했고, 이를 통해 로봇이 처음 보는 물건도 자연스럽게 다룰 수 있게 됐다.

바나나도 다루는 로봇…곡선 물체 이해하는 새로운 기술

EPFL과 Idiap Research Institute 연구진은 로봇이 다양한 형태의 물체를 더 정확하게 다룰 수 있도록 하는 새로운 접근법을 개발했다. 연구 결과는 학술지 Science Robotics에 발표됐다.

기존 로봇은 상자처럼 단순한 물체는 잘 다루지만, 바나나처럼 휘거나 불규칙한 물체에서는 쉽게 실패했다. 이는 로봇이 정해진 경로와 방향만 따라 움직이기 때문이다.

사람에게는 감자 껍질 벗기기나 오이 썰기, 설거지 같은 일이 아주 쉬운 작업이다. 하지만 로봇에게는 물체마다 다른 모양, 크기, 곡선 때문에 매우 복잡한 문제로 작용한다.

‘모양을 이해하는 지도’…처음 보는 물체도 바로 처리

연구진은 로봇이 물체의 기하학적 구조를 이해하도록 만드는 시스템을 설계했다. 이 시스템은 물체 표면 곳곳에서 ‘어느 방향으로 움직여야 하는지’를 알려주는 일종의 지도 역할을 한다.

먼저 스테레오 카메라로 물체를 3차원으로 촬영한 뒤, 이를 좌표 점들의 집합으로 변환한다. 이 데이터는 로봇 팔이 움직일 때 기준이 되는 안내 역할을 한다.

핵심은 ‘전이(transfer)’라는 개념이다. 로봇은 한 물체에서 배운 작업을 전혀 다른 모양의 물체에도 그대로 적용할 수 있다. 즉, 매번 새롭게 학습할 필요가 없다. 연구진은 “이 방식은 일상 물체의 매우 다양한 형태를 하나의 방법으로 다룰 수 있게 해준다”고 설명했다.

실험 결과도 인상적이었다. 로봇은 처음 보는 물체임에도 껍질 벗기기, 자르기, 세척 같은 작업을 성공적으로 수행했다. 심지어 카메라 데이터가 일부 부족한 상황에서도 안정적으로 작동했다. 이는 시스템이 수학적 방식으로 데이터를 보완해 작은 오류나 결손에 덜 영향을 받기 때문이다.

다만 아직 개선할 점도 있다. 현재 시스템은 작업 전에 물체의 몇 가지 중요한 지점을 사람이 직접 표시해야 한다. 연구진은 이 과정을 자동화하는 것을 다음 목표로 삼고 있다. 또한 스펀지처럼 만지면 형태가 변하는 더 복잡한 물체에도 적용할 계획이다.

성치훈 기자/ hello@sciencewave.kr

출처: Tech Xplore, “Bananas, cups and peelers: Robots learn how to handle curved objects like fruits and tools”