영화 리얼 스틸(Real Steel)에 나오는 로봇은 주인공의 행동을 감지하고 따라하는 방식으로 움직인다. 걷거나 뛰는 것 같은 기본적인 동작은 물론 권투나 춤 같은 역동적이며 세부적인 동작을 따라한다.

마치 그림자처럼 사람의 움직임을 그대로 따라하기 때문에 이런 로봇을 그림자 로봇(Shadow Robot)이라고 부른다.

그림자 로봇의 손

얼마전, 영국 워릭대학교의 연구진은 Shadow Robot Dexterous Hand를 공개했다. 그림자 로봇의 재주 많은 손이라니, 뭔가 멋지게 들린다.

이 기구는 사람의 손과 비슷한 크기의 로봇 손으로 그 형태나 움직임 능력은 사람과 유사하다. 연구진은 이 로봇 손에 인공지능을 결합하여 사물을 더 세밀하게 조작할 수 있는 능력을 부여했다.

왜 중요한가?

위의 사진에는 그림자 로봇의 손이 단순히 펜을 잡고 있어 그다지 감흥이 크지 않아 보이지만, 이 로봇 손은 아주 정밀한 조작을 할 수 있어 제조 공정, 의료 수술, 원자력발전소 해체, 폭탄 처리 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다.

현재 사람의 손으로만 가능한 섬세하고 정밀한 작업을 로봇이 할 수 있다면 생산성은 대폭 향상될 수 있고, 작업자들이 위험한 상황에 노출되면서 작업을 수행해야 하는 상황을 줄일 수 있다.

“디지털화의 미래는 자율적으로 학습할 수 있는 알고리즘에서 볼 수 있습니다. 사람의 알려주지 않아도, 그림자 로봇이 사람처럼 조작할 수 있는 능력을 갖을 수 있도록 학습하는 알고리즘을 제공할 수 있다는 것은 대단한 진전입니다.”라고 워릭대학교 지오바니 몬타나 교수는 설명한다.

위의 동영상에 보인 것처럼 물리적으로 매우 사실적인 시뮬레이션을 보면, 두 손이 물체를 서로 던지도록 만들 수 있을 뿐만 아니라, 손가락 사이로 펜을 돌릴 수 있다. 학습 알고리즘은 이러한 작업 수행에 국한되지 않으며, 시뮬레이션이 가능한 모든 작업을 학습할 수 있다.

그림자 로봇의 능수능란한 손 재주의 비밀은?

연구진은 그림자 로봇의 손이 사람처럼 정밀한 움직임을 갖을 수 있도록 두 종류의 알고리즘을 적용했다.

하나는 주어진 작업을 수행하기 위해 손이 어떻게 움직여야 하는지에 대한 예시를 생성하는 “계획 알고리즘“이고, 또 다른 하나는 그러한 예시를 바탕으로 스스로 기술을 배우는 “강화 학습 알고리즘“이다. 상세한 내용은 궤적 최적화 및 강화 학습 관련 논문과 계획 알고리즘 관련 논문에서 찾아볼 수 있다.

연구진은 로봇이 주변 환경을 사람처럼 정확히 인식하도록 만들 계획이라고 한다. 로봇은 컴퓨터 비전 알고리즘으로 세상을 볼 수 있을 뿐만 아니라 센서를 통해 온도, 진동, 힘을 감지하여 감각을 갖게 되는 것이다.