기계로봇에너지공학과

두산로보틱스와 차세대 협동로봇용 온디바이스 AI 기반 PHM 기술 개발 추진

동국대학교 기계로봇에너지공학과 김흥수 교수 연구팀(iPHM Lab)이 산업통상부가 지원하고 한국산업기술기획평가원(KEIT)이 관리하는 'K-온디바이스 AI 반도체 기술개발사업'의 협동로봇 기술개발 과제에 2026년 하반기 신규 선정됐다.

이번 사업은 5년간 총 670억 원 규모의 연구개발비가 투입되는 국가 연구개발사업으로, AI 반도체와 첨단산업 기술의 융합을 통해 차세대 온디바이스 AI 기술 경쟁력을 확보하는 것을 목표로 한다. 이번 과제의 연구개발 기간은 5년이며, 현재 1차년도 연구를 시작한 단계다.

이번 과제의 정식 과제명은 '차세대 협동로봇향 온디바이스 AI 솔루션 및 표준 모델을 활용한 서비스 기술 개발'이다. 두산로보틱스가 주관기관으로 참여하며, 한국생산기술연구원, 세종대, 고려대, 연세대, 세이지㈜ 등이 공동연구기관으로 참여한다.

그림 1. 온디바이스 AI 반도체를 활용한 차세대 협동로봇 기술 및 적용 분야 개념도

김흥수 교수 연구팀은 협동로봇의 시각, 힘·토크 및 관절상태 등 다양한 멀티모달 운전 데이터를 기반으로 정상 및 이상 상태를 판별하는 온디바이스용 경량 PHM(Prognostics and Health Management, 건전성 예측 및 관리) 알고리즘 개발을 담당한다. 특히 데이터 불균형과 학습 과정에서 접하지 못한 미지의 이상 상황에서도 안정적으로 이상을 탐지할 수 있는 AI 모델 개발에 중점을 둘 예정이다.

그림 2. 정상 데이터 불균형과 미지의 이상 상황을 고려한 멀티모달 이상 탐지 AI 연구 개념도
 

또한 개발된 AI 모델의 경량화를 통해 제한된 연산자원에서도 실시간으로 구동할 수 있는 알고리즘을 구현하고, 온디바이스 AI 반도체 환경에 적용할 계획이다. 최종적으로 두산로보틱스의 협동로봇에 개발 기술을 탑재해 실제 운용 환경에서 성능을 검증할 예정이다.

그림 3. PHM 이상 탐지 AI 모델의 경량화 및 온디바이스 실시간 추론·성능평가 개념도
 

김흥수 교수 연구팀(iPHM Lab)은 인공지능을 활용한 산업용 기계 및 로봇의 고장진단과 건전성예측관리(PHM) 기술을 중점적으로 연구하고 있다. 다양한 센서 데이터를 기반으로 기계 시스템의 이상 상태를 조기에 감지하고, 고장 발생 가능성과 잔여수명을 예측하는 AI 기반 진단·예측 기술 개발을 수행하고 있다.

이번 사업을 통해 협동로봇의 안전성과 운용 신뢰성을 높이는 실시간 이상 탐지 기술을 확보하고, SCI급 논문 및 국내외 특허, 산학협력을 통한 기술이전 등 다양한 연구성과를 창출할 것으로 기대된다. 아울러 온디바이스 AI 기반 경량 PHM 기술을 다양한 산업용 로봇과 스마트 제조설비로 확대 적용하고, AI·반도체·로봇 융합 분야의 전문인력 양성과 후속 국가연구개발사업 수주에도 기여할 것으로 전망된다.