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Physical AI — 보고, 판단하고, 움직이는 AI

검사 결과를 화면에 띄우는 데서 멈추지 않고, 로봇이 그 결과로 물체를 집고 옮기고 다듬는 단계가 Physical AI입니다. 구성 요소와 동작 고리를 표고버섯 수확 자동화 사례로 설명합니다.

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이 강의의 핵심
  1. Physical AI는 인지(비전) → 판단(AI) → 행동(로봇) → 확인(센서)의 고리를 실제 세계에서 반복합니다.
  2. 비전 좌표를 로봇 좌표로 바꾸는 캘리브레이션과, 실기 전에 동작을 검증하는 디지털 트윈이 핵심 연결 고리입니다.
  3. 힘·토크 센서와 상태 기계(FSM)가 예상과 다른 상황에서 로봇을 안전하게 멈추거나 다시 시도하게 합니다.
  4. 언어 모델(LLM·VLM)은 작업 지시를 이해하고 결과를 설명하는 역할로 고리에 들어옵니다.

비전 검사의 결과는 보통 OK/NG 신호입니다. 그 신호를 받아 불량품을 빼내는 것은 따로 설치된 설비가 합니다. Physical AI는 한 걸음 더 나아가, 보고 판단한 내용을 바탕으로 로봇이 직접 행동합니다. 어디를 집을지, 어떤 힘으로 쥘지, 어느 방향으로 비틀지를 그때그때 정합니다.

인지2D·3D 비전 판단탐지·파지 계획 행동로봇·그리퍼 확인힘 센서·재촬영
Physical AI의 동작 고리. 한 번의 판단으로 끝나지 않고, 행동의 결과를 다시 확인해 다음 행동을 고칩니다.

구성 요소

요소 역할 fineAi에서
비전 대상의 위치·자세·상태 인지 Basler 2D, Zivid·Photoneo·EpicEye 3D 카메라
AI 모델 대상 탐지, 결함 판정 YOLO 탐지·세그멘테이션, PatchCore/PaDiM 이상 탐지
로봇 이동과 작업 Rainbow Robotics RB5-850 · RB10-1300e 협동로봇
말단 공구 집기, 용접 등 OnRobot 2FG7, Tesollo DG-3F-M 3핑거(12자유도) 그리퍼
센서 접촉·힘 확인 6축 힘/토크 센서
보정 카메라 좌표 → 로봇 좌표 Hand-Eye 캘리브레이션
가상 검증 경로·충돌·사이클 사전 확인 디지털 트윈

사례 — 표고버섯 수확 자동화

CUBE FARM 재배 시스템과 RoboVision이 연동되어, 다 자란 표고버섯을 로봇이 따서 바구니에 담습니다.

  1. 인지 — 3D 카메라로 재배대를 찍고, 버섯을 찾아 3D 위치를 확정합니다.
  2. 판단 — 버섯마다 집을 수 있는 그리퍼 자세 후보를 만들고, 충돌 가능성과 안정성으로 순위를 매깁니다. 미리 정해 둔 파지 프리셋(18종)에서 맞는 것을 고릅니다.
  3. 행동 — 로봇이 다가가 3핑거 그리퍼로 쥐고, 손목을 좌우로 비틀어(twist pluck) 땁니다.
  4. 확인 — 힘/토크 센서로 접촉과 파지 상태를 확인합니다. 예상과 다르면 상태 기계(FSM)가 재시도하거나 다음 버섯으로 넘어갑니다.
  5. 기록 — 수확 결과가 CUBE FARM으로 돌아가 생육 데이터와 함께 관리됩니다.

사례 — 용접 검사

로봇 팔 끝에 카메라와 조명을 달고 용접선을 따라 이동하며 찍습니다. 찍은 영상으로 결함을 찾고 3D 비드 단면을 재서 ISO 5817 등급을 매깁니다. 미검·과검으로 표시된 결과는 데이터셋에 쌓여 재학습에 쓰입니다.

언어 모델이 하는 일

finetheAi Physical AI Platform(PaaS)은 로컬에서 도는 언어 모델(Ollama)을 씁니다.

  • 작업 지시 — "3번 바구니가 차면 4번으로 바꿔" 같은 자연어 지시를 작업 단계로 나눕니다. LangGraph 기반 오케스트레이터가 여러 에이전트에 일을 나눠 줍니다.
  • 결과 해석 — 비전-언어 모델(VLM)이 이상 탐지 히트맵을 보고 어떤 이상인지 문장으로 설명합니다.
  • 운영 보고 — 하루 작업 결과를 요약해 일일 리포트를 만듭니다.

언어 모델은 로봇을 직접 움직이지 않습니다. 실제 동작은 검증된 경로와 안전 규칙을 따르는 제어 계층이 수행하고, 언어 모델은 그 위에서 계획과 설명을 맡습니다.

안전이 먼저

사람 곁에서 움직이는 협동로봇이라도 안전 장치는 기본입니다. RoboVision은 비상 정지(E-STOP)와 일시정지를 지원하고, 실제 로봇 없이 동작을 확인하는 시뮬레이션 모드를 내장하고 있습니다. 새 동작은 시뮬레이션과 디지털 트윈에서 먼저 확인한 뒤 실기로 옮깁니다.