NASA, 로봇 지능 기술로 우주비행사 역량 강화 및 산업 확산

NASA 지원으로 개발된 픽닉(PickNik)의 MoveIt Pro가 아마존 웹 서비스 러닝 센터 두 곳 로비에서 로봇팔 시연 자동화. (이미지: 픽닉)

우주비행사의 현실: 과학보다 잡무가 1/3

우주비행사 생활이 항상 화려한 건 아닙니다. 션 아지미 NASA 존슨우주센터 덱스트러스 로보틱스 팀장에 따르면 우주정거장 승무원 7명 기준 약 1/3 시간을 화물 캡슐 하역과 쓰레기 봉투 반출 같은 잡무에 씁니다.

NASA가 후기 아르테미스 임무에서 달 위/주변 장기 체류를 계획하며, 로봇이 이런 잡무를 맡아 승무원이 과학과 탐사에 집중하도록 하려 합니다. 문제는 SF 로봇은 인간 같지만, 실제 로봇(이동형 6관절 팔 형태가 유력)이 인간이 하는 단순 작업조차 수행하게 만드는 건 극도로 복잡하다는 점입니다.

픽닉, NASA와 함께 로봇 조작 지능화 돌파

에즈라 브룩스 픽닉 수석 소프트웨어 엔지니어는 "로봇 조작은 역사적으로 공장에서 차체를 컨베이어 벨트 간 이동시키는 큰 팔 같은 것"이라며 "사전 프로그래밍된 동작 반복엔 지능이 필요 없다"고 말했습니다.

비정형 환경에서 물체를 인식하고 접근해 조작하는 것은 완전히 다른, 훨씬 어려운 과제입니다. 볼더 소재 픽닉이 NASA 도움으로 이 과제를 극복 중입니다.

예: 존슨우주센터 로보틱스 연구자들과 우주선 해치(래치, 핸들, 경첩 포함) 인식, 래치 돌리기, 핸들 잡기, 문 열기 시퀀스 수행 소프트웨어 검증.

MoveIt Pro: 우주 검증 기술의 지상 상용화

로봇팔 관절 초기 구성에서 다음 동작 준비 최종 구성까지 모션 플래닝만 해도 "매우 영리한 수학과 막대한 CPU 연산" 필요. 실행 시 초당 1000회 이상 미세 관절 이동 명령 전송. 힘 피드백 알고리즘으로 래치 파악 감지, 제어 알고리즘으로 돌리는 힘 결정.

달 작동 로봇 준비엔 아직 갈 길 멀지만, NASA 도움으로 개발된 소프트웨어가 이미 지구에서 상용 적용 중.

존슨센터 신설 '통합 이동 평가 테스트베드(iMETRO)'에서 SBIR 펀딩으로 수행. 화물 이송백(국제우주정거장용) 해치 통과 입출고 및 보관함 적재 시연으로 향후 아르테미스 로봇 임무 예행.

아지미가 테스트한 소프트웨어 'MoveIt Pro'는 NASA와 우주군 SBIR 펀딩으로 개발, 추가 NASA SBIR로 UI 개선, 자율성 및 장애 복구 능력 향상.

아르테미스 장기 비전과 지상 비즈니스

초기 아르테미스는 단기지만, 나중엔 4명 승무원이 연 1개월 달/게이트웨이 체류. 나머지 11개월 로봇이 물자 하역, 단순 점검/유지보수로 다음 승무원 체류 가치 극대화. "인간 달 착륙 비용 대비 가치 극대화 수단"이라 아지미.

동일 로봇이 부분만 승무원 상주할 민간 우주정거장(여러 기업이 LEO 구축 중)에서도 유사 역할 가능.

현재 픽닉은 지구 상용 고객 기반 구축으로 제품 개발 자금 조달과 지속가능성 확보. "NASA SBIR 개발은 지상 유스케이스와 우주 유스케이스 간 격차 해소에 집중" - 아지미. 예: 지구-달 간 불안정 통신으로 더 자율적 로봇 필요, 24만 마일 거리에서 원격 문제 해결 중요. 이 능력들 지구에서도 유용.

NASA 지원이 만든 상용 제품

브룩스: "NASA 초기 펀딩 없으면 35명 회사에서 상용 제품 개발 못 했을 것." 로봇공학에서 "알고리즘 정련과 진지한 과학 연구에 수년 반복 투자해야 비로소 팔 수 있는 독자 제품 도달"하는데 NASA가 기반 작업 지원.

"세계 최고 로봇 조직 중 하나와 협업 보람. 거의 아무도 마주치지 않은 정말 어려운 문제의 깊은 끝으로 다이빙할 수 있게 해줌."

브룩스는 NASA 계약자로 '궤도상 서비스, 조립, 제조 1호 임무' 작업 중 픽닉 이직 후 취소된 프로젝트 경험이 MoveIt 팀 과제 예측/대응에 도움됨.

NASA 펀딩 모든 소프트웨어 개발 내용이 2023년 출시 주력 제품 MoveIt Pro에 통합. BMW가 로봇 조립라인 지능화에 활용, AWS 러닝센터 로비 로봇팔 시연 자동화.

라이트스피드(Lightspeed)는 MoveIt Pro로 대형 로봇팔 프로그래밍해 벽/지붕/바닥 '패널' 제작으로 전국 주택 부족 해결 시도. 픽닉이 싱가포르 하이브로틱스(Hivebotics) 맞춤화로 휴게실 청소 로봇 '아블루오(Abluo)' 자동화 지원.

우주 로봇 자동화엔 로봇 지능에 대한 신뢰 구축을 위한 엔지니어와 우주기관의 많은 작업 필요. "역대 우주 비행 소프트웨어 중 단연 가장 복잡." - 브룩스.

아지미: "노력 대비 보상 가치 충분." 물류 작업 가능 로봇은 시설 유지보수, 승무원 부재 시 과학 실험 지속 운영도 가능. "로봇이 그 11개월 동안 할 수 있는 건, 그 능력이 전혀 없을 때보다 앞선 것."

자세한 정보: 여기 방문.