미국 휴머노이드 로봇업체 피규어 AI의 새로운 휴머노이드 로봇이 출근 준비를 마쳤다.

피규어 AI가 6일(현지시각) 발표한 자사의 2세대 휴머노이드 로봇 피규어 02의 특징은 한마디로 더 날렵해지고 더 똑똑해진 모습이라는 점이다.

이 회사는 이 새로운 버전이 오리지널 피규어 01 디자인의 모든 요소를 다듬었고, 제조용 휴머노이드를 산업분야 사용자에게 판매한다는 목표에 한 걸음 더 다가섰다면서 더 나아가 향후 가정으로 들어갈 가능성까지 내비쳤다.

피규어AI의 1세대 로봇인 피규어01은 발표 첫 해인 지난해 3월 첫 걸음을 내디뎠고 물건들을 조작할 수 있었다. 올들어 지난 6월에는 미국 BMW 공장에서 자동차 부품을 조립하는 동영상을 공개하기도 했다. 하지만 뭔가 부족한 느낌이었다.

이번에 발표한 2세대 피규어02는 확실히 달라 보였다. 과연 어떻게 변했을까. 피규어AI는 자사 엔지니어들이 피규어02을 ▲AI 시스템 ▲컴퓨터 비전 ▲배터리 팩 ▲전자 ▲센서 ▲액추에이터에 대한 업그레이드를 포함해 처음부터 완전히 새롭게 하드웨어(HW) 및 소프트웨어(SW)를 재설계했다고 말했다.

몇가지 변화를 살펴보자면 무엇보다도 피규어02의 외관이 전작피규어01의 중세 갑옷 기사 같은 디자인에서 훨씬 단순해졌다. 팔다리를 오가며 위아래로 연결돼 있던 외부 케이블도 모두 사라졌다. 다리 관절은 사람의 관절모습을 본 떴고 이를 교체할 수도 있다고 한다. 머리 앞뒤로 탑재된 6대의 RGB(적녹청) 카메라와 내장된 ‘비전 언어 모델’이 ‘상식적 시각 추론’을 제공한다. 이로써 눈과 손의 상호작용은 AI로 처리된다. 마이크와 스피커를 장착해 오픈AI기술로 사람과 챗GPT가 수다 떨 듯이 음성으로 실시간 상호소통하면서 작업을 실행할 수 있다고 한다. 이전 세대에 비해 3배 향상된 연산 및 AI 추론 기능이 탑재됐다. 이동부하도 5kg 늘어나 25kg의 물건을 나르며 배터리 용량도 이전보다 50%나 늘어났다고 했다.

더로봇리포트, 뉴아틀라스가 피규어AI 발표 자료와 동영상을 바탕 분석한 내용과 IEEE스펙트럼이 피규어 AI 설계자들에게 추가 질문을 통해 확인한 자율작업 휴머노이드로봇 피규어02에 대한 궁금증들을 종합해 공유한다.

더 날렵해지고 말끔해진 외관상의 변화

피규어02는 비해 외형이 더 날렵해졌다. 전작인 피규어 01과 비교할 때 비슷한 신장을 가지고 있지만 이 최신 디자인에는 몇 가지 개선 사항을 포함돼 있다.

로봇 외부의 케이블이 사라졌고, 피부와 기본 골격에 변화를 주었고 배터리 용량 등도 변화를 거쳤다.

피규어AI 개발진은 피규어01에서는 테스트 하네스, 센서와 모터의 교환 및 수리 속도를 높이기 위해 섀시 외부에 선을 연결시켰다. 하지만 피규어 02에서는 모든 케이블이 사지에 통합돼 주변 환경으로부터 케이블을 보호하고 생산 라인의 오랜 시간 작업에 대비할 수 있도록 했다.

외관 소재도 바뀌었다. 피규어 01은 외관을 크롬 메탈로 마감했지만 피규어 02는 ‘무광택 블랙’으로 마감했다. 피규어 01이 갑옷입은 기사처럼 보였지만 피규어 02는 곡선과 꼭맞아 떨어지게 마감질한 현대적 스포츠카 디자인처럼 보인다.

인체 골격을 닮은 깔끔한 로봇 골격 디자인도 눈에 띈다. 회전 관절을 통해 내부 케이블을 안정적으로 연결하는 것은 새로운 로봇을 설계할 때 모든 로봇 공학자들의 골칫거리이다.

이는 기존의 유압식에서 전동식으로 설계를 바꾸면서 생긴 변화다. 유압식은 포크레인에서 사용하는 방식으로서 시끄럽고 유지보수가 어려운 단점이 있다. 전동식은 그럴 필요가 없다. 보스턴 다이내믹스의 아틀라스가 지난 4월 유압식이었던 전작을 전동식으로 바꿔 발표한 바 있다. 피규어AI도 기존 유압식 피규어01을 전동식 피규어 02로 업그레이드했다. 그 결과 피규어 02는 로봇의 네 개의 주요 관절 그룹인 어깨, 팔꿈치, 엉덩이, 무릎 모두에 인체를 닮은 깔끔한 디자인을 도입할 수 있게 됐다.

피규어 AI는 로봇이 각 관절의 동력과 성능을 최적화할 수 있도록 맞춤형 모터도 제작했다. 이 모터들은 피규어02 관절의 구동 트레인과 통합돼 있다.

외양상 변화에는 ‘피부’도 있다.

목주변 여기저기에 섬유를 덮고 내부 배선을 더해 멋진 금속성 회색을 띤 매끈한 외관을 완성했다.

피규어 AI는 “실험실에서 끝없는 테스트의 혹독함에서 살아남기 위해 피규어 01을 ‘오버 디자인’해야 했다”고 말했다.

AI기반 하드웨어-SW 결합으로 더 강력해진 성능

피규어02에는 로봇이 무언가를 이해하는 것을 돕기 위해 AI인공지능 기반 비전 시스템에 물리적 세계를 제공하는 6대의 RGB(적녹청) 카메라를 탑재했다. 이들은 곡선 패널 애니메이션 얼굴에 있는 2개와 뒷면에 있는 카메라 어레이들을 포함한다.

여기서 포착된 물리적 세계를 인지하고 이해할 수 있도록 하기 위해 탑재된 피규어 AI 고유의 ‘비전 언어 모델’은 이른바 ‘상식적 시각 추론’을 제공한다.

이 휴머노이드는 인식, 장애물 회피, 그리고 아마도 가장 중요한 것은 로봇이 그 앞에 있는 물건들을 식별하고 집을 수 있도록 손과 눈의 조정을 위해 탑재된 모든 이미지를 처리한다.

‘비전 언어 모델’은 휴머노이드 로봇이 카메라 렌즈를 통해 포착된 것을 이해하고, 만약 해야 할 일이 있다면 무엇인지 결정할 수 있게 해준다.

배터리 성능 향상도 빼놓을 수 없다.

피규어 AI에 따르면 이 새로운 2.25kWh 맞춤형 배터리 팩은 로봇의 배터리 용량은 피규어 01보다 50% 더 늘어나면서 실제 현장 배치 시 더 오래 작동할 수 있다. (IEEE스펙트럼의 이메일 질문에 피규어AI 설계 책임자는 5시간 가동을 목표로 한다고 밝혔다.) 또한 이 배터리는 로봇 가슴에 통합돼 무게 중심이 중심선에 가까워졌다. 이 회사는 이것이 로봇의 민첩성을 높이는 역할을 한다고 말했다.

피규어02, 완전자율 AI휴머노이드···음성 명령 따르고 소통하며 완벽한 자율 작업수행

피규어02의 개선된 특징은 외관과 물리적 기능에 한하지 않는다. 한마디로 훨씬 더 똑똑해졌다.

지난 1년 동안 피규어 AI가 공개한 더 기억에 남는 비디오 중 일부는 로봇이 인간의 음성 명령에 따라 인간과 상호 작용하는 것을 보여준 것이다. AI 모델 훈련은 로봇의 지능과 능력에 핵심이 된다. 피규어와 투자자이자 기술협력자인 오픈AI의 관계는 이 회사가 인간-로봇 간 상호대화 능력을 빠르게 테스트하고, 검증하고, 되풀이 할 수 있게 해 주었다.

피규어AI는 피규어02가 이전 세대에 비해 3배 향상된 연산 및 AI 추론 기능을 탑재했다고 설명했다. 이 회사는 이를 통해 이 로봇이 현실 세계에서 완벽하게 자율적으로 작업을 수행할 수 있다고 덧붙였다.

피규어02는 6대의 카메라와 ‘비전 언어 모델’에 연결된 내장 마이크와 스피커를 통해 사람과 대화할 수 있게 됐다. 아쉬운 점은 피규어02가 홍보 비디오에서 인간과 대화하는 로봇의 어떤 장면도 제공하지 않았다는 것이다.

로봇손도 자랑거리다. 피규어 AI는 창업 이래 로봇 손 디자인과 기능에 많은 투자를 했다고 말했다.

최신 피규어02는 인간 크기의 로봇 손 최신판을 탑재해 인간손(27자유도)에 근접하는 16자유도와 동등한 힘(25kg) 덕분에 ‘인간과 유사한 다양한 작업’이 가능해졌다. 20kg을 드는 피규어01보다 5kg 늘어났다.

손은 4개의 손가락과 마주보는 엄지로 돼 있어 인간의 손과 비슷하다. 피규어 AI는 인간의 손이 잡을 수 있는 모든 것을 조작할 수 있는 것이 목표라고 말했다.

센서와 모터를 포함한 일체형 유닛이 각각의 손가락을 작동시킨다.

손목도 새롭게 디자인돼 손과 손가락에 모든 전원과 센서 신호 배선을 하고 감싸 사람의 손목과 유사한 범위의 운동을 제공한다.

피규어 AI의 홍보 비디오는 피규어 02의 어깨 관절이 50뉴턴미터(Nm)의 힘과 148도의 운동 범위, 무릎관절이 150Nm의 힘과 135도의 관절 운동범위, 그리고 엉덩이 관절이 150Nm의 힘과 195도의 작동 범위를 가졌다고 밝히고 있다. (맨아래 동영상) (뉴턴 미터는 돌리는 힘의 크기를 나타내는 단위로, 1뉴턴 미터는 회전축에서 1m 떨어진 곳에서 수직 방향으로 1뉴턴(1kg 질량 물체를 1m/제곱초만큼 가속시키는 데 필요한 힘)만큼 힘을 가할 때의 힘의 양을 뜻한다.)

피규어02는 관절 동작 범위가 넓은 것이 자랑이다. 통상 인간의 관절은 150의 운동범위를 갖는다. 다리를 찢는 경우는 180도다. 로봇들은 통상 90도의 관절 운동범위를 갖는데 피규어02의 운동범위는 135도, 195도를 가지므로 인간이 작업하는 환경에서 작업하기에 충분하다.

피규어 AI는 “우리의 목표는 생산성과 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 인간의 삶의 질을 향상시킬 로봇을 만드는 것이다. 피겨 02의 발전된 능력은 회사가 그 비전을 달성하는데 한 걸음 더 가까워지게 한다”고 발표자료를 통해 밝혔다.

피규어 02 엔지니어들, 궁금증에 답하다

IEEE스펙트럼은 피규어AI가 발표한 동영상에 대해 비디오들에 대해 피규어에 몇 가지 질문을 보냈고, 제어 책임자인 마이클 로즈와 하드웨어 책임자인 바딤 체르냐크로부터 다음과 같은 몇 가지 답변을 받았다며 이 문답 내용을 다음과 같이 공유했다.

①부품은 얼마나 사용되는가?

▲수백 개의 독특한 부품과 총 수천 개의 부품을 사용한다. 이것이 전부가 아니다.

②다리는 교체 가능한가?

▲피규어AI는 제조를 돕기 위해 피규어02를 설계하면서 교체가능한 다리를 만들었다.

③배터리도 교환할 수 있나?

▲배터리도 교환 가능하지만 쉽지는 않다.

④피규어 02의 무릎 뒤쪽과 팔꿈치 관절에 있는 흐늘흐늘해 보이는 것은 무엇인가?

▲이들은 제어된 방식으로 동작 범위를 제한하고 로봇의 핀치 포인트를 방지하는 소프트 스톱(soft stops)이다. (*핀치 포인트란 사람이나 사람의 일부가 기계의 움직이는 부분들 사이, 기계의 정지된 부분과 움직이는 부분 사이, 또는 어떤 재료와 기계의 일부 사이에 끼일 수 있는 지점을 말한다.)

⑤엄지손가락 모터를 어디에 숨겼나?

▲이제 엄지손가락은 완전히 손에 포함돼 있다.

⑥목에 있는 ‘피부’는 어떻게 이뤄져 있나?

▲피부는 부드러운 천으로서 로봇이 머리를 움직일 때도 이음매 없는 깨끗한 모습을 유지할 수 있다.

⑦피규어02의 머리가 돌 때, 몸도 돌고 팔도 움직인다. 그것이 필요한가, 아니면 미학적인 이유인가?

▲미학적인 이유다..

⑧다른 휴머노이드에 비해 피규어02의 상체와 어깨가 매우 좁아 보인다. 왜 그런가?

▲우리는 로봇을 사람과 비슷한 비율로 패키징하는 것이 필수적이라는 것을 알게 됐다. 이것은 우리가 목표로 하는 사용 사례를 완성하고 우리의 환경에 더 쉽게 맞도록 해준다.

⑨피규어02의 걸음걸이에 대해 말한다면?

▲이 로봇은 모델 예측 컨트롤러를 사용해 발 디딤 위치와 균형을 유지하고 원하는 로봇 궤적을 따라가는 데 필요한 힘을 결정한다.

⑩발표 비디오에서 보는 것과 같은 종류의 작업을 하면서 2.25킬로와트시(kWH)에서 얼마나 많은 가동시간을 얻나?

▲우리는 우리 제품으로 5시간 실행을 목표로 하고 있다.

5◆피규어 AI, 자체 기술력에 강력한 외부 AI기술력 및 자본력 가세

사실 피규어 AI가 불과 몇 개월 만에 이처럼 급속한 기술력을 도입한 업그레이드 버전을 선보일 수 있었던 배경에는 최첨단 AI업체의 기술과 자본력이 있다고 할 수 있다.

이 회사는 지난 2월 단일 투자금 유치 규모로는 로봇업계 사상 최대 규모라 할 6억7500만달러(약 9280억원)의 엄청난 투자금과 강력한 기술 파트너십을 모두 확보했다.

이 자금은 마이크로소프트(MS), 오픈AI 스타트업 펀드, 엔비디아, 제프 베이조스(베조스 익스페디션을 통해), 파크웨이 벤처 캐피털, 인텔 캐피털, 얼라인 벤처스, ARK 인베스트로부터 유치했다. 이는 이 회사의 가치를 26억 달러(약 3조 6000억원)로 평가받게 하고 있다.

주목할 부분은 오픈AI가 참여하고 있다는 점이다.

당시 피규어와 오픈AI는 “언어에서 처리하고 추론하는 휴머노이드 로봇의 능력을 향상시켜 피규어의 상업적 타임라인을 가속화하는 데 도움이 될 휴머노이드 로봇을 위한 차세대 AI 모델 개발에 협력할 것”이라고 밝혔다.

브렛 애드콕 공동창업자이자 최고경영자(CEO)는 피규어 AI의 이러한 기술력, 자본력 적립과 함께 “향후 2년에서 5년 안에 자율 이족보행 로봇을 시장에 내놓기 위한 경쟁에 가속 페달을 밟았다”고 말했다.

올해 초, 피규어 AI는 테스트, 그리고 AI 모델 훈련용 데이터 수집을 위해 자사 로봇을 사우스 캐롤라이나 스파르탄버그에 있는 BMW 공장에 배치했다. 이 회사는 자사 휴머노이드 시스템이 산업 환경에서 작동할 수 있고 그것이 기본적인 일들을 수행하는 것을 배울 수 있다는 것을 성공적으로 증명했다.

지켜봐야 할 부분은 피규어AI가 피규어02를 캘리포니아 본사에서 최소 5대, ‘데이터 수집 및 사용 사례 교육’을 수행해 온 사우스 캐롤라이나 BMW 제조공장에서 몇 대를 더 운행하는 등 상당 수의 피규어 02 로봇을 가지고 있는 것으로 보인다는 점이다.

또한 피규어AI의 발표 자료 마지막에 있는 “우리의 휴머노이드는 작업장과 가정 내에서 인간과 같은 작업을 수행하도록 설계됐다”는 귀에 익은 문구도 주목을 끈다. 향후 가정용 집사로 공급할 계획을 가지고 있다는 의미다. 이는 윌스미스 주연의 ‘아이로봇’(2004)에 등장하는 할머니를 도와주는 집사 로봇을 연상시킨다.

6◆경쟁사는

경쟁사로 꼽히는 미국 어질리티 로보틱스의 디지트와 앱트로닉의 아폴로는 GXO 로지스틱스에서 비교적 간단한 작업을 위해 배치됐다. 또한 아마존은 디지트를 테스트하고 있고, 메르세데스-벤츠는 아폴로를 테스트했다. 또한 테슬라는 공장에서 자사가 개발한 옵티머스를 사용할 계획이며, 보스턴 다이내믹스는 현대자동차 공장에서 최신 버전의 아틀라스를 테스트할 계획을 밝혔다.

아래는 피규어AI가 공개한 최신 피규어02 휴머노이드 로봇의 작동 모습이다.