미 남서연구소, 반짝이는 금속을 위한 비전 시스템 개발

미국 텍사스주 ‘남서연구소(SwRI:Southwest Research Institute)’가 반짝이는 금속 물체의 로봇 처리를 향상시키는 비전 솔루션을 개발했다.

이 프로젝트는 로봇 애플리케이션용 오픈소스 소프트웨어 컨소시엄인 2세대 로봇 운영체제(ROS2) 프레임워크를 이용해 지능형 부품을 재구성하는 목적이다.

남서연구소는 지난 4월 8일부터 11일까지 시카고에서 열린 오토메이트(Automate)에서 이 기술을 시연하기도 했다.

ROS 프레임워크 상의 ROS-인더스트리얼(Industrial)은 제조 및 자동화에서 ROS 기능을 로봇공학으로 확장한다. 남서연구소와 ROS-인더스리얼 컨소시엄의 솔루션은 ROS2를 사용해 카메라를 로봇 팔에 통합, 높은 프레임률로 포인트 클라우드 데이터를 수집함으로써 경로 계획을 최적화하는 3D 출력 메쉬를 생성한다.

사실 일부 머신 비전 카메라와 알고리즘은 고반사 표면에서 빛이 산란하기 때문에 금속 물체의 정확한 3D 이미지를 렌더링하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 이러한 문제는 항공우주 및 자동차 제조에서 용접 및 표면 마감 프로세스의 자동화를 제한하는 걸림돌로 작용한다.

남서연구소는 ROS-인더스트리얼과 협력해 여러 이미지, 혹은 포인트 클라우드를 더 높은 속도로 접합하는 잘려진 표시 거리 필드 알고리즘을 통합함으로써 이 과제를 극복한다. 이 솔루션은 ROS-인더스트리얼 스캔앤플랜(Scan-N-Plan) 프레임워크 내에서 트라즈옵트(TrajOpt) 혹은 모션 계획을 위한 궤도 최적화를 사용해 3D 스캔 데이터로부터 실시간 궤적 계획을 가능하게 한다.

ROS-인더스트리얼을 지원하는 남서연구소 매니저인 맷 로빈슨(Matt Robinson)은 “이것은 ROS를 산업용 로봇 공학에 통합하기 위한 훌륭한 사례 연구”라며 “특히 진보된 인식 알고리즘이 금속 물체를 더 빠르고 더 안정적으로 스캔할 수 있는 방법을 보여준다”고 말했다.

로빈슨은 이 프로젝트가 ROS 기반 접근법의 이점을 강조한다고 설명한다. 하드웨어에 구애받지 않기 때문이다. 센서와 로봇은 비교적 적은 노력으로 바뀔 수 있는 이점을 제공하는 것이다. 이와 함께 ROS-인더스트리얼은 제조업체에게 엔드 이펙터와 미세한 모터 이동 하드웨어에 대한 표준 소프트웨어 드라이버를 제공한다.

로빈슨은 “이 프로젝트는 결국 ROS에서 ROS2로 가는 성공적인 다리였다”고 전제하고, “하지만 여전히 많은 종속적인 패키지와 기능들이 ROS에 있기 때문에 ROS2로 나아가는 것은 큰 과제임이 분명하다”고 말했다.

남서연구소는 2012년 업계 파트너들과 함께 실시한 내부 연구 프로그램을 통해 ROS-인더스트리얼 개발을 시작했다. 또 ROS-인더스트리얼 소프트웨어 리포지터리를 유지하고 ROS-인더스트리얼 컨소시엄을 관리하는 역할을 했다.

미주, 유럽, 아시아 지역에 지사를 두고 있는 ROS-인더스리얼 컨소시움은 첨단 공장 자동화를 위한 애플리케이션 연구 개발을 진행하고 비용도 분담한다.