인간과 유사한 감지 기능 로봇에 제공 MOTIF Brings Human-Like Sensing to Robots

MOTIF Brings Human-Like Sensing to Robots

USC engineers built MOTIF, a sensor-packed robotic hand that mimics human touch by merging thermal, visual, depth, and tactile inputs.

It is hard to beat the human hand when it comes to sensing and interacting with the physical world.

https://www.hackster.io/news/motif-brings-human-like-sensing-to-robots-5fbc642e53af

물리적 세계를 감지하고 상호작용하는 데 있어 인간의 손을 능가하는 것은 어렵습니다. 사실, 오늘날 최고의 로봇 공학자들이 고안해 낸 최고의 인공 시스템조차도 인간의 손 근처에도 가지 못할 정도입니다. 피부의 복잡한 감각 수용체 네트워크는 신경 섬유와 뇌와 협력하여 압력, 진동, 질감, 온도, 그리고 통증을 인식하는데, 이 네트워크는 아직 우리가 밝혀내지 못한, 재현은커녕 아직 밝혀내지 못한 수많은 미스터리를 품고 있습니다.

이로 인해 로봇공학자들은 난관에 봉착하게 됩니다. 인간의 촉각처럼 놀라운 민감성이 없다면, 인간처럼 물리적 세계와 상호작용할 수 있는 로봇 손을 설계하는 것은 사실상 불가능합니다. 그 다음 단계의 성능에 도달하려면 의심할 여지 없이 적어도 몇 가지 중요한 기술적 혁신이 필요할 것입니다. 하지만 그동안 서던캘리포니아 대학교(USC)의 엔지니어들은 궁극적인 목표에 조금이라도 더 가까이 다가갈 수 있는 기계를 설계하는 데 도움이 될 수 있는 임시방편을 제시했습니다.

연구팀은 MOTIF (열, 관성, 힘 센서를 이용한 다중 모드 관측)라는 이름의 로봇 손을 설계했는데, 이 로봇 손은 이 문제에 대해 다소 획일적인 접근 방식을 취하고 있습니다. 인간의 감지 시스템이 인간의 손만큼 민감하지 않을 수도 있지만, 다양한 센서를 이 문제에 적용한다면 데이터를 연결하여 이전보다 더 선명한 이미지를 얻을 수 있을 것입니다. 이 가설을 검증하기 위해 연구진은 깊이 센서, 열 카메라, 관성 측정 장치, 카메라 등 모든 것을 MOTIF에 통합했습니다.

MOTIF는 인간의 손을 모방하는 센서를 탑재했습니다(📷: H. Zhou et al.)

MOTIF는 잘 알려진 오픈소스 로봇 손 플랫폼인 LEAP 핸드를 기반으로 제작되었습니다. 연구팀은 기존 핸드에 센서를 탑재했습니다. 각 손가락에 얇은 필름 촉각 센서가 장착되어 있어 고밀도 고해상도 촉각 데이터 수집이 가능합니다. 이 센서들은 2.5mm 해상도의 6x6 샘플링 그리드를 제공하여, 핸드가 20g의 트리거 임계값으로도 힘의 크기를 감지할 수 있도록 합니다.

공간 데이터를 수집하기 위해 손바닥에는 실시간 거리 측정을 위한 비행시간(TOF) 깊이 센서가 내장되어 있습니다. FLIR Lepton 3.5 열화상 카메라는 적외선 온도 데이터를 제공하며, 이 데이터는 처음에는 160x120 픽셀 해상도로 수집되고 보간을 통해 최대 1280x960 픽셀까지 확대됩니다. 이를 통해 손은 표면의 열 패턴을 감지하고 이에 따라 파지 동작을 제어할 수 있습니다.

각 손가락 관절에는 3축 자이로스코프와 3축 가속도계를 결합한 동작 추적 장치가 장착되어 있으며, 9축 방향 추적을 위해 3축 자기저항 센서가 추가되었습니다. 이 센서들은 전도성 테이프를 사용하여 전자파 간섭으로부터 차폐되어 서보 모터 근처에서도 깨끗한 신호를 보장합니다.

손목에 장착된 라즈베리 파이 카메라 모듈 2는 초당 30프레임의 고해상도 RGB 시각 데이터를 캡처하여 손에 주변 환경 맥락과 사물 인식 기능을 제공합니다. 라즈베리 파이 5는 전체 시스템의 주요 데이터 프로세서 역할을 하며 모든 감각 입력을 통합합니다.

MOTIF 핸드는 오픈 소스이며 4,000달러 미만의 가격으로 재현 가능하도록 설계되었습니다. Digit 360과 같은 고해상도 손가락 끝 센서 추가 가능성을 포함한 지속적인 개발을 통해 MOTIF 핸드는 곧 연구 및 실제 응용 분야에서 로봇 조작을 발전시키는 중요한 플랫폼으로 활용될 수 있을 것입니다.

MOTIF Brings Human-Like Sensing to Robots

https://www.hackster.io/news/motif-brings-human-like-sensing-to-robots-5fbc642e53af

https://youtu.be/B1pvZcKd5JI