모양이 일정하지 않은 무정형의 바위를 정밀하게 쌓아 벽을 쌓는 작업은 육체적, 정신적으로 매우 힘든 일로 간주된다. 최근에 이러한 작업을 로봇이 수행했다는 사실이 많은 이들에게 놀라움을 주고 있다.

미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 스위스의 ETH 취리히 연구소 팀이 개조한 12톤짜리 보행형 로봇 굴삭기에 대해 보도했다.

이 로봇의 이름은 HEAP(자율 목적을 위한 유압식 굴삭기)으로, ‘Menzi Muck M545’ 모델의 보행형 굴삭기다. 이 로봇에는 GNSS GPS(글로벌 위치 결정 시스템), 새시(sash)에 장착된 IMU(관성 측정 장치), 제어 모듈, 그리고 객실 및 굴착 암에 설치된 LiDAR 센서 등이 추가됐다.

이 최신 프로젝트에서 HEAP는 건설 현장을 스캔하고 3D 지도를 작성한 다음, 현장에 버려진 여러 톤의 무게를 가진 바위들의 위치를 파악하는 작업부터 시작했다.

그런 다음 로봇은 각각의 바위를 땅에서 들어올려 머신 비전 기술을 사용하여 각 바위의 무게와 무게 중심을 추정하고 3차원 모양을 기록했다.

HEAP의 제어 모듈에서 실행되는 알고리즘은 6미터(20피트) 높이와 65미터(213피트) 길이의 안정적인 건식 석벽을 구축하기 위해 각 바위의 최적 위치를 결정한다. '건식' 석벽이란 모르타르나 접착제 없이 오로지 돌만을 사용하여 쌓은 벽을 의미한다.

HEAP는 건물 세션당 약 20~30개의 바위를 배치하여 이러한 벽을 건설했다. 연구원들은 이러한 작업량이 외부에서 공급되는 암석이 사용될 경우, 한 번에 얼마나 많은 양을 처리할 수 있는지를 보여주는 예시라고 말했다.

실험 시스템의 주요 특징 중 하나는 현장에서 조달한 바위나 기타 건축 자재를 사용할 수 있다는 점이다. 이는 다른 위치에서 자재를 가져오는 데 드는 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

연구팀은 대규모 건식 석벽을 건설하는 데 최초로 로봇 굴착기를 사용했다. 이들은 인공지능을 탑재한 로봇이 건설업의 생산성을 높이고 지속 가능한 성장을 이끌 것으로 기대하고 있다.

로봇 굴착기는 돌 하나를 쌓는 데 평균 12분 정도 소요된다. 이는 사람이 조종하는 경우보다 약 10% 느린 속도이지만, 로봇이 혼자 모든 작업을 수행할 수 있어 노동력 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 현지에서 구할 수 있는 천연 자재나 재활용 재료를 사용할 수 있기 때문에 환경 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

이 굴착기를 개발한 취리히 대학교의 후터 교수는 로봇 굴착기로 담을 쌓으면 비슷한 성능의 철근 콘크리트로 담을 쌓는 것 보다 탄소배출을 41% 줄일 수 있다고 설명했다.

한편, 한국생산기술연구원은 지난 2021년 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 특수 굴삭기를 개발했다.

이 굴삭기는 자체적으로 움직이지는 못하지만, 웨어러블 장치를 통해 조종사가 마치 자신의 팔처럼 작업기를 자유롭게 움직일 수 있도록 설계됐다. 이 장치는 최대 200kg의 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고, 시멘트 덩어리를 부수거나 샌드위치 패널을 뚫는 등 다양한 작업을 쉽게 수행할 수 있어, 매몰된 인명을 굴삭기보다 빠르게 구조할 수 있다.

이러한 기능은 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종할 수 있게 해, 재난 상황에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.