한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 로봇 스스로 제품을 조립할 수 있는 자율제품조립 로봇 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 여러 대 로봇의 협동으로 제품 생산이 자율적인 제품 생산이 가능한 기술로, 무인 자율 제품조립 공장을 구현할 수 있다는 게 ETRI의 설명이다.

ETRI가 개발한 기술은 ▲인지지능 ▲동작지능 ▲작업지능 ▲모션지능 등을 통해 다관절 로봇(로봇 팔)이 제품조립을 위한 인지·판단·계획·동작까지 스스로 수행 가능하도록 한 점이 특징이다. 

인지지능은 카메라를 이용해 작업대와 부품 상자에 무작위로 놓인 부품과 조립 중인 반제품의 위치와 방향을 로봇이 스스로 인식할 수 있도록 지원한다. 동작지능은 심층강화학습을 기반으로 부품과 반제품을 잡아 세밀하게 조작할 수 있게 한다. 

작업지능은 끼우기·넣기·조이기 등 임의의 상황에 맞는 조립 작업의 순서와 파라미터를 로봇 스스로 계획할 수 있게 하며, 모션지능은 디지털트윈(DW) 기술을 활용해 로봇 팔 주변 환경을 가상 공간으로 구현해 고속 시뮬레이션함으로써 부품·반제품·주위 장비·설치물과 충돌 없이 최적의 궤적을 찾아 움직일 수 있게 한다.

ETRI는 ▲4개 부품의 강제 끼우기(snap-fit) ▲구멍 넣기(peg-in-hole) ▲나사 조이기(screw-fit) 등의 공정으로 조립되는 자동차 서스펜션 제품 제작에 자율 제품조립 로봇 AI 기술을 적용해 효율성과 안정성을 입증했다고 설명했다.

테스트에서는 로봇 2대가 협동해 조립용 지그 설치 없이 90% 이상 성공했으며, 조립 도중 오류가 발생하면 이상상황을 감지해 스스로 실패를 복구할 수도 있다. 이는 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 무인시스템 자율도 8레벨 수준에 해당하는 세계 최고 수준이다.

ETRI는 상용 시뮬레이터를 이용한 학습 데이터 자동생성·학습 모델 훈련을 지원하는 소프트웨어(SW) 도구와 플랫폼도 개발했다. 이 플랫폼을 활용하면, 학습된 지능과 기존 로봇 자동 제어 기술을 용도에 맞게 조합하고 유연하게 구성함으로써 기업들이 원하는 제품의 맞춤형 자율 조립 시스템을 빠르게 구축할 수 있다. 

ETRI 이일우 산업에너지융합연구본부장은 “이번 개발 기술은 선도국과 격차를 줄이고 제조업 디지털전환 경쟁력 제고에 도움이 될 것”이라며, “앞으로도 현장의 중소·중견 제조기업과 협력해 기술의 완성도 제고와 현장에 적용·확산될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

한편, ETRI는 로봇 자율 제품조립 지능 프레임워크 개발과 서울대, 광주과학기술원과 공동연구를 통해 개발한 요소기술을 바탕으로 10여건의 국내외 특허를 출원 및 등록과 함께 국제 학술지 등에 7편의 연구논문을 발표했다. 

ETRI 융합기술연구생산센터 내 3D 프린터를 이용한 부품 제작, 제작된 부품의 자동 공급부터 완제품 조립까지 가능한 실환경 로봇 자율제조 테스트베드를 구축하고 기술 완성도를 높여갈 방침이다.