[방송기술저널 백선하 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 제품조립 분야에 AI와 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 활용해 다관절 로봇(로봇 팔)이 제품조립에 요구되는 인지, 판단, 계획, 동작을 스스로 수행하는 기술 개발에 성공했다고 11월 22일 밝혔다.
이번에 연구진이 개발한 기술은 크게 △인지지능 △동작지능 △작업지능 △모션지능 등이다.
먼저, 인지지능은 딥러닝 기술을 활용, 카메라를 이용해 작업대와 부품 상자에 무작위로 놓인 부품과 조립 중인 반제품의 위치와 방향을 로봇이 스스로 인식할 수 있는 지능이다. 아울러, 동작지능은 부품과 반제품을 잘 잡고 세밀하게 조작할 수 있는 심층강화학습 지능이다. 그리고 끼우기, 넣기, 조이기 등 임의의 상황에 맞는 조립 작업의 순서와 파라미터를 스스로 계획하는 작업지능을 개발했다. 또한, 디지털 트윈 기술을 활용해 로봇 팔이 부품, 반제품, 주위 장비 및 설치물과 충돌 없이 움직이도록 가상공간에서 고속으로 시뮬레이션하여 최적의 궤적을 찾아내는 모션지능도 개발했다.
ETRI가 개발한 자율 제품조립 로봇 AI 기술은 △4개 부품의 강제 끼우기(snap-fit) △구멍 넣기(peg-in-hole) △나사 조이기(screw-fit) 같은 세 가지 방식으로 조립되는 자동차 서스펜션 제품 제작에 적용됐다. 성능은 로봇 두 대가 협동해 조립용 지그 설치 없이 90% 이상 성공하는 수준이다.
ETRI 연구진은 “이번에 개발한 기술은 조립 도중 오류가 발생하면 이상상황을 감지해 스스로 실패를 복구할 수 있다”며 “미국 국립표준기술연구소(NIST)의 무인 시스템 자율도 8레벨 수준에 도달한 세계 최초의 자율 제품조립 기술”이라고 설명했다.
ETRI는 이와 함께, 학습 데이터 자동 생성 및 학습 모델 훈련을 지원하는 소프트웨어 도구와 함께 소프트웨어 플랫폼도 개발했다. 이 플랫폼을 활용하면 학습된 지능과 기존 로봇 자동 제어 기술을 용도에 맞게 조합하고 유연하게 구성함으로써 기업들이 원하는 제품의 자율 조립 시스템을 빠르게 구축할 수 있다.
이일우 ETRI 산업에너지융합연구본부장은 “이 기술은 기술 선도국과 기술격차를 줄이고 제조업 디지털 전환 경쟁력 제고에 큰 도움이 될 것”이라며 “앞으로도 현장의 중소·중견 제조 기업과 협력해 기술의 완성도 제고와 현장 적용 및 확산을 위해 노력하겠다”고 말했다.
