[전자과학] 로봇, 오감, 촉각, 로봇 기능

로봇에 어떻게 ‘촉각’ 부여할까, 뉴로모픽 칩에서 답을 찾다

• 2020-08-06

 

• 신윤오 기자, yoshin@elec4.co.kr

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인텔 뉴로모픽 리서치 커뮤니티 회원이 연구 결과 발표

인텔의 뉴로모픽 프로세스와 결합해 이벤트 기반 시각 및 촉각 기능을 로봇 공학에 적용할 가능성을 보여주는 새로운 연구 결과를 발표됐다.

인텔 뉴로모픽 리서치 커뮤니티(INRC)의 회원인, 싱가포르 국립대학교(NUS)에 소속된 두 명의 연구원은 현재의 시각에만 기반한 시스템 대비 촉각 기능을 도입해 로봇의 역량과 기능을 눈에 띄게 개선했다. 이는 뉴로모픽 프로세서가 감각 데이터 처리에 있어 전통적인 아키텍처보다 뛰어난 성능을 보여준다고 평가했다.

인간의 촉각은 매우 민감해 단 한 겹의 분자 구조만으로 발생할 수 있는 표면의 차이를 구분할 수 있다. 그러나 현재 대다수의 로봇은 이를 시각 처리만으로 구별한다. 이에, 싱가포르 국립대학교 연구팀은 최근 개발된 인공 피부를 통해 인간의 감각 신경계보다 1,000배 이상 더 빨리 촉각을 감지하고, 눈이 한번 깜빡이는 것보다 10배 빨리 물체의 모양, 질감, 경도를 확인할 수 있다.

이에 새로운 사용 사례도 나타나고 있다. 인공 피부로 덮인 로봇팔은 미끄러짐을 방지하기 위해 촉각 센서를 활용해 낯선 물체를 식별하고 적절한 압력으로 움켜쥐는 등 공장 제조 과정에서 생산하는 제품의 변화에도 쉽게 적응할 수 있다. 주변을 더 잘 느끼고 인식하는 기능은 부양 직종과 같은 분야에서 인간과 로봇 간의 더 안전하고 가까운 상호작용을 가능하게 하거나, 수술용 로봇에게 촉각 감각을 제공함으로써 수술 업무 자동화에 한층 가까워질 수 있게 한다.

피부 감각 데이터로 실시간 도출

인공 피부는 이러한 미래를 현실로 만들기 위해 내딛는 발걸음이다. 그러나 이를 위해서는 피부 감각 데이터를 바탕으로 정확한 결론을 실시간으로 도출하는 동시에 로봇에 내장될 수 있을 만큼 효율적인 파워레벨로 구동할 수 있는 칩도 필요하다.

벤자민 티 싱가포르 국립대학교 신소재공학부 건강혁신 및 기술연구소 조교수는 “인텔 로이히(Loihi)와 같은 뉴로모픽 칩과 인공지능 피부 시스템은 전력 효율과 확장성을 위한 진일보와 같다”고 말했다. 싱가포르 국립대학교 연구팀은 로봇 인식 분야에 새로운 장을 열기 위해 인텔의 로이히 뉴로모픽 칩을 사용, 인공 피부로부터 감각 데이터를 처리하는 뉴로모픽 기술의 잠재력을 연구하기 시작했다. 연구원들은 초기 실험 과정에서 인공 피부로 덮인 로봇 손으로 점자를 인식했다. 이후, 인공 손이 느끼는 감각 데이터를 클라우드를 통해 로이히 칩으로 전송해 점자의 의미를 파악하는 실험을 진행했다.

연구팀은 포착된 감각 데이터를 GPU와 인텔 로이히 뉴로모픽 칩에 동시에 전송해 처리 능력을 비교했다. 연구 결과에 따르면, 급증하는 신경망을 활용해 이벤트 기반 시각 및 감각 데이터를 결합했을 때 시각 데이터만 사용했을 때 보다 개체 분류 정확도가 10% 향상됐다. 아울러, 로이히 칩이 GPU에 비해 감각 데이터를 21% 빠르게 처리하고 45배 낮은 전력을 사용하는 등 로봇 장치에 동력을 공급할 뉴로모픽 기술에 대한 가능성을 보여주었다. 싱가포르 국립대학교 컴퓨터학부 컴퓨터공학과 헤롤드 소 조교수는 “이번 결과는 뉴로모픽 시스템이 여러 개의 센서를 결합하여 로봇의 인식 능력을 개선할 수 있다는 것을 보여준다”고 말했다.