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앞이 안 보여도, 계단 있어도 잘 걷는 `사족보행 로봇` 나왔다

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KAIST, AI 기반 보행 로봇제어기술 개발
시각 촉각센서 없이 비정형 환경 보행 가능
앞이 안 보여도, 계단 있어도 잘 걷는 `사족보행 로봇` 나왔다
KAIST는 앞이 보이지 않거나 계단, 울퉁불퉁한 지면에서도 시각, 촉각센서 없이 넘어지지 않고 움직이는 사족보행 로봇기술을 개발했다.

KAIST 제공

국내 연구진이 연기가 자욱해 앞이 보이지 않는 재난 상황에서 별도의 시각이나 촉각센서 없이 계단을 오르내리고, 울퉁불퉁한 지면에도 넘어지지 않고 움직이는 사족보행 로봇기술을 선보였다.

KAIST는 명현 전기·전자공학부 교수 연구팀이 다양한 비정형 환경에서도 강인한 성능을 발휘하는 '보행 로봇제어 기술'을 개발했다고 29일 밝혔다.

'드림워크'로 명명된 이 기술은 사람이 수명 중 깨어 깜깜한 상태에서 화장실을 갈 때 시각적 도움 없이 보행하는 것처럼, 블라인드 보행이 가능하다. 이런 드림워크 기술을 적용한 로봇은 '드림워커'로 이름이 붙여졌다.

기존 보행로봇 제어기는 모델 기반 제어 방식으로 안정적 보행을 하려면 모델의 특징 정보를 더욱 빠르게 얻을 수 있어야 한다. 이 때문에 주변 환경의 인지 능력에 많이 의존해 왔다.

연구팀이 개발한 드림워크 제어기는 AI 기술인 심층 강화학습을 기반으로 다양한 환경의 시뮬레이션 데이터를 보행 로봇의 각 모터에 적절한 제어 명령으로 전달해 빠르게 계산해 준다. 또한 제어기가 실제 로봇에 잘 작동하는지의 튜닝 과정이 필요없어 다양한 보행 로봇에 쉽게 적용할 수 있다.

특히 드림워크는 관성 정보와 관절 정보를 통해 지면의 정보와 로봇의 상태를 추정해 최적의 제어명령을 산출하는데, 이런 모든 학습 과정이 1시간 만에 끝낸다. 기존과 달리 주변 지형을 보지 않고도 로봇 내부의 관성 센서와 관절 각도의 측정치를 활용해 시뮬레이션에서 학습한 다양한 환경 중 어느 환경과 유사한지를 상상할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

가령, 갑자기 계단을 만나면 발이 닿기 전까지는 알 수 없지만, 발이 닿는 순간 빠르게 지형 정보를 시뮬레이션 학습 데이터를 통해 상상한다. 이후 추측된 지형 정보에 알맞는 제어 명령을 각 모터에 전달해 재빠른 보행을 가능케 구현하는 방식이다.

연구팀은 드림워크를 적용한 드림워커 로봇이 실험실뿐 아니라, 과속방지턱, 나무뿌리·자갈이 많은 환경 등에서 보행 시 강인한 성능을 입증해쏘, 초속 0.3m의 느린 속도부터 초속 1m의 다소 빠른 속도까지 안정적 보행이 가능하다는 것을 확인했다.

이 연구결과는 5월 말 영국 런던에서 열리는 로보틱스 분야의 세계적 학회인 'ICRA'에서 발표될 예정이다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr




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