인공지능(AI)은 물리적 환경에서 로보트나 자률주행차 등을 일컫는 ‘물리 AI’로 구현될 것으로 예상된다. 로보트의 경우 인간형 로보트가 주목을 받고 있다. 하지만 인간의 지각능력을 토대로 정교한 손놀림을 구현하는 로보트기술 개발은 아직까지 학계의 과제이다.

절강대학 통제과학및공정학원 교수 연구팀은 사람처럼 연필을 깎거나 병뚜껑을 돌릴 수 있을 정도로 정교한 로보트손 기술을 개발하고 연구결과를 일전 국제학술지 《과학·로보트학》에 공개했다. 사람처럼 시각과 촉각 정보를 실시간으로 결부해 물체를 정교하게 조작할 수 있도록 구현한 기술이다.

사람은 시각정보와 손에서 전달되는 촉각정보를 결합해 물체를 쉽고 정확하게 조작하고 방향을 바꾸는 등 정교한 동작을 할 수 있다. 허나 사람처럼 정교한 동작을 로보트에 구현하기는 쉽지 않다. 물체의 크기나 무게, 질량, 질감이 워낙 다양한 데다 사람이 손으로 수행할 수 있는 작업도 물체를 잡는 기본적인 동작부터 연필이나 과일을 깎는 동작까지 매우 복잡하기 때문이다.

연구팀은 사람이 손동작을 정교하게 조절하는 방식을 로보트에 구현하는 데 착안했다. 시각정보와 촉각으로 입력받는 정보를 통합해 정교한 작업을 수행하는 신호를 생성해 전달하는 방식이다. 마치 사람 두뇌의 하측두엽에서 운동피질로 신호가 전달되는 방식과 류사한 생체모사 방식을 설계했다.

연구팀은 손가락이 4개 달린 로보트 손을 디자인하고 개발한 생체모사 방식을 적용했다. 이 과정에서 인공지능 기법인 강화학습과 모방학습으로 로보트 손을 훈련시켰다. 그런 뒤 연필을 깎고 병뚜껑을 돌려 따는 작업까지 시뮬레이션했다. 이렇게 훈련받은 로보트 손은 시뮬레이션에서 학습한 작업을 그대로 재현했다. 기존에는 쉽지 않았던 복잡한 작업까지 수행하게 한 결과 작업 성공률 평균 85%를 달성했다.

연구팀은 또 개발한 로보트 손이 어두운 곳에서도 물체를 정교하게 조작할 수 있다는 사실도 확인했다. 마치 눈을 가린 사람이 손의 촉각만으로도 물체와 상호 작용하는 것과 비슷하다. 미국 보스톤동력연구원 수레시는 “호기심 많은 아이가 부모의 일상활동을 통해 배우는 것과 비슷한 방식으로 작동한다.”고 평가했다.

전문가들은 “최근에 개발되고 있는 로보트손 기술은 생물학적인 형태를 단순히 모방하지 않고 실제 정교한 동작을 수행하는 능력으로 확장되고 있다는 점에서 혁신적”이라며 “인간형 로보트가 단순히 물체를 옮기는 것 뿐만 아니라 인간처럼 정교한 작업을 하게 될 것”이라고 전망했다.

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