싱가포르국립대, 인간 손 같은 하이브리드 로봇 그리퍼 개발

인간 손의 자연스러운 민첩성에서 영감을 받은 싱가포르국립대(NUS) 연구진이 작고 부드럽고 섬세한 것부터 크고 무겁고 부피 큰 것까지 다양한 물체를 잡을 수 있는 재구성 가능한 하이브리드 로봇 시스템을 개발했습니다. 이 기술은 향후 식품 조립, 수직 농업, 빠르게 움직이는 소비재 포장 등 점차 자동화되는 다양한 산업에 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.

부드러운 3D 프린팅 손가락과 재구성 가능한 베이스

생체의공학과 및 NUS 첨단로봇센터의 레이 예오(Raye Yeow) 부교수 연구팀이 개발한 하이브리드 로봇 그리퍼는 부드럽고 유연한 3D 프린팅 손가락과 재구성 가능한 그리퍼 베이스를 사용합니다.

"물체의 모양, 질감, 무게, 크기가 잡는 방식을 결정합니다. 이것이 많은 산업이 여전히 섬세한 품목의 포장과 처리에 인력에 크게 의존하는 주된 이유입니다. 우리 하이브리드 로봇 그리퍼 기술은 로봇이 인간 손처럼 다양한 모양, 크기, 강성의 섬세한 물체와 안전하게 상호작용할 수 있는 고급 기능을 제공함으로써 기존 픽앤플레이스 작업을 혁신합니다."

예오 교수는 말합니다.

컴퓨터 비전과 딥러닝으로 자율 판단

잡기는 인간이 가장 흔하고 자연스럽게 수행하는 작업이지만, 로봇에게는 직관적이지 않습니다. 인간 같은 잡기 능력을 구현하려면 로봇은 컴퓨터 비전과 딥러닝을 통해 앞에 있는 물체의 유형과 방향을 감지하고, 그리퍼가 집중적인 인간 개입을 최소화하며 최적의 픽앤플레이스 방식을 자동으로 결정해야 합니다.

세 가지 그리퍼 시스템으로 다양한 요구 충족

인간 손만큼 민첩한 로봇 그리퍼를 개발하기 위해 연구팀은 필요에 따라 재구성 가능한 3~4개의 부드러운 손가락으로 구성된 하이브리드 그리퍼를 고안했습니다. 손가락은 공기 구동 방식이며 조정 가능한 강성을 위한 새로운 잠금 메커니즘을 갖추고 있습니다. 서로 다른 상황에서 유용한 세 가지 유형의 하이브리드 그리퍼 시스템(마치 세 개의 다른 손)을 개발했습니다.

1. 구르메그립(GourmetGrip) - 섬세한 식품 처리 특화

한입 크기 간식, 두부처럼 쉽게 손상되는 식품 등 가장 세밀한 작업에 적합하며 테이크아웃 상자에 포장합니다. 이 소프트 핸드 모드는 재구성 가능하여 다양한 그립 자세와 공간 제약을 수용할 수 있습니다. 산업용 로봇 팔에 장착 시 인간과 비슷한 속도로 식품 픽앤플레이스를 수행하며, 24시간 일정한 속도 유지가 가능합니다.

기존 상용 그리퍼 대비 약 23%의 그립 효율 향상을 보이며, 푸딩, 조각 케이크, 채소, 과일 등 50가지 이상의 식품을 효과적으로 픽업할 수 있습니다.

2. 유니소그립(UnisoGrip) - 범용 소프트 그리퍼

팀의 더 널리 적용 가능한 솔루션으로, 주로 배송용 상자에 포장되는 최종 단계의 조립 라인에서 포장된 상품 처리에 설계되었습니다.

그립 범위를 크게 확장할 수 있고, 섬세한 파지를 위한 부드러운 회전 그리퍼 손가락과 진공 흡착 컵을 갖추어 토트 빈 모서리처럼 어색하게 위치한 물체도 조작할 수 있습니다. 구르메그립이 인간 손 크기의 그립 범위를 가진 반면, 유니소그립은 훨씬 커서 최대 30cm 너비, 3kg 무게의 물체를 처리할 수 있어 다양한 소비재 처리에 더 다재다능합니다. 상용 그리퍼 대비 20% 높은 그립 효율을 보이며, 병음료, 커피 분말 팩, 리필 세제 팩 등 30가지 이상의 소비재를 픽업할 수 있습니다.

3. 완전 맞춤형 그리퍼

구르메그립/유니소그립 플랫폼을 기반으로 특정 고객 요구와 공간 제약에 맞춰 완전 맞춤화 가능한 그리퍼로, 다양한 모양, 크기, 포장 재질의 물체를 처리할 수 있는 폭넓은 그립 옵션을 제공합니다.

상용화 스타트업 RO+ 출범

NUS 팀의 스타트업 RO+는 로봇 팔과 번들로 제공하거나 그리퍼 단독 구매 옵션을 제공합니다(기존 로봇 팔에 쉽게 장착 가능). 그리퍼, 로봇 팔, 컴퓨터 비전 모듈, 컨베이어 시스템을 포함한 4-in-1 솔루션도 계획 중입니다. 온라인 라이브러리를 통한 머신러닝으로 새로운 품목의 그립을 지속적으로 학습하고 최적화하는 지능 향상 작업도 진행 중입니다.