KAIST, 사족보행 로봇 내비게이션 시스템 개발
고양이 발디딤 착안..계산량 줄여 불연속 지형주행
한국과학기술원(KAIST)가 개발한 사족보행 로봇 '라이보'가 한층 업그레이드 됐다. 수직 벽을 달리고, 징검다리와 경사, 계단 등에서도 빠르고 민첩하게 움직일 수 있게 성능이 대폭 향상됐다. 앞으로 재난 현장 탐색과 산악 수색 등 사람이 접근하기 어려운 환경에 투입해 임무 수행이 가능해질 것으로 기대된다.
KAIST는 황보제민 기계공학과 교수 연구팀이 벽, 계단, 징검다리 등 불연속적이고 복잡한 지형에서 라이보가 빠르고 안전하게 목표 지점까지 도달할 수 있도록 고속 보행이 가능한 사족 보행 로봇 내비게이션 시스템을 개발했다고 3일 밝혔다.
연구팀은 발 디딤 위치를 계획하는 '플래너', 계획된 발 디딤 위치를 정확히 따라가는 '트래커'를 구현했다. 플래너 모듈은 물리적으로 가능한 발 디딤 위치를 빠르게 탐색하고, 시뮬레이션을 통해 최적 경로를 검증한다. 이 방식은 고양이의 보행 방식에서 착안해 앞발이 밟았던 곳을 뒷발이 디디는 구조를 도입해 계산 복잡도를 크게 낮췄다.
트래커 모듈은 계획된 위치에 정확히 발을 디딜 수 있도록 강화학습을 통해 학습된다. 이 과정에서 난이도를 점진적으로 높여가는 맵 생성기와 경쟁력으로 학습돼 다양한 난이도의 환경에 적응할 수 있도록 설계됐다.
이런 계층적 구조는 기존에 비해 속도와 안정성 측면에서 모두 우수한 성능을 보였고, 실험을 통해 다양한 장애물과 불연속 지형에서 고속 보행이 가능하다고 연구팀은 설명했다.
실제로, 라이보에 로봇 내비게이션 시스템을 탑재해 수직 별 달리기는 물론 폭 1.3m를 뛰어 넘는가 하면 징검다리를 시속 14.4㎞로 질주했고, 30도 경사와 계단, 장애물의 복합 지형에서 빠르고 안정적으로 움직였다.
앞서 라이보는 지난해 마라톤 대회에 참가해 로봇 최초로 4시간 19분 52초 기록으로 완주한 바 있다.
황보제민 KAIST 교수는 "기존에 상당히 큰 계산량을 요구하던 불연속 지형에서 고속 내비게이션 문제를 고양이의 발디딤에 착안해 계산량을 획기적으로 줄일 수 있었다"며 "보행로봇이 극복할 수 있는 불연속 지형의 범위를 획기적으로 넓히고, 고속 주행할 수 있도록 해 로봇이 재난 현장이나 산악 수색 등에 투입할 수 있는 기반을 마련했다"고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(5월호)'에 실렸다.
