복잡한 인간 촉각 모방

인간의 피부는 매우 우수한 ‘촉각 감지기’이다. 복잡한 인간 촉각을 모방해 음식쓰레기, 재활용품 등을 높은 정확도로 구분할 수 있는 로보트가 개발됐다.

청화대학교 정밀기기및기계공학과 연구팀은 인간의 열감을 모방해 물체를 잘 구별할 수 있는 촉각 감지기를 개발했다. 그 연구결과가 일전 국제학술지 《응용물리학평론》에 발표됐다.

사람은 물체가 뜨거운지, 차거운지, 부드러운지, 단단한지, 매끄러운지, 거친지 등을 잘 구분할 수 있다. 지능형 로보트도 기계학습 계산법과 감지기를 통해 물체를 식별할 수 있다. 하지만 로보트는 사람 만큼 물체를 분류하지 못한다. 크기와 모양이 비슷한 물체나 크기와 모양이 다른 동일한 류형의 물체는 인식과정에서 혼란을 겪는다. 데이터 학습이 불충분하게 이뤄진 물체도 인식하는 데 한계가 있고 여러 잡음이 물체 인식을 방해하기도 한다.

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

연구팀은 로보트가 더욱 정확하게 물체를 감지할 수 있도록 열감을 적용한 촉각 감지기를 설계했다. 로보트가 물체를 만지는 동안 표면 거칠기와 접촉압력 뿐만 아니라 온도, 열전도도, 열확산도 등 여러 속성을 동시에 인식할 수 있으면 물체 감지 능력이 향상될 것으로 보았다.

연구팀이 개발한 감지기는 물체를 감지할 수 있는 표면층 열 변화에 민감한 다공성 중간층, 압력을 감지하는 바닥층 등으로 구성된다. 그들은 빈 상자처럼 분류하기 쉬운 물체 류형부터 귤껍질이나 헝겊쪼각처럼 보다 분류하기 어려운 물체까지 식별할 수 있도록 학습시켰다.

감지기의 성능을 테스트 하기 위해 쓰레기를 분류하는 지능형 로보트도 만들었다. 이 로보트는 처음 보는 빈 상자, 빵 부스러기, 비닐봉지, 플라스틱병, 휴지， 해면, 귤껍질, 류통기한이 지난 약품 등 다양한 쓰레기 류형들을 집어들었다. 연구팀이 재활용품, 음식쓰레기, 위험한 용기 등 류형별로 쓰레기를 분류하도록 하자 로보트는 98.85%의 정확도로 분류하는 능력을 보였다.

연구팀은 쓰레기를 분류하는 로보트의 행동은 인간의 로동을 크게 줄일 수 있고 지능생활 기술에 광범위하게 적용할 수 있다고 하면서 이 감지기를 뇌－컴퓨터 접속구 기술과 결합하면 감지기에 의해 수집된 촉각정보를 인간의 뇌가 받아들일 수 있는 신경신호로 변환해 손을 사용하기 어려운 환자에게도 도움을 줄 수 있을 것이라고 했다.　 

외신