“벌레인 줄 알았다” 계단 쏜살같이 오르는 ‘이놈’ 알고보니…보행 로봇

[봄바람꽃송이]

화재로 한 치 앞도 보이지 않는 상황에서 시각·촉각 센서 없이도 넘어

지지 않고 자유롭게 계단을 오르내릴 수 있는 스마트 로봇이 등장했다.

카이스트(KAIST)는 전기전자공학부 명현 교수 연구팀이 다양한 비정형 환경에서 '맹인 보행'이 가능한 보행 로봇 제어 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 사람이 잠에서 깨어나 어둠 속에서 화장실을 갈 때 시각 보조 없이 걸을 수 있는 것처럼 맹목적으로 걸을 수 있기 때문에 이름을 붙인 '드림와큐' 기술을 개발했다. 이 기술을 탑재한 로봇의 이름은 '드림와큐어(DreamWaQer)'다. 즉, 이 기술을 탑재하면 다양한 형태의 4족보행 로봇 드림워커를 만들 수 있다.

연구팀이 개발한 인공지능 학습 방법 중 하나인 심층강화학습 기반 컨트롤러는 시뮬레이터에서 얻은 다양한 환경 데이터를 통해 보행 로봇의 각 모터에 적합한 제어 명령을 빠르게 계산할 수 있다. 시뮬레이션에서 학습한 컨트롤러가 실제 로봇에서 잘 작동하기 위해 별도의 튜닝 과정이 필요했다면 연구팀이 개발한 컨트롤러는 별도의 튜닝이 필요하지 않기 때문에 다양한 보행 로봇에 쉽게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.


KAIST가 개발한 4족보행 로봇 '드림워커'. [카이스트 제공]


이 전체 학습 과정은 1시간밖에 걸리지 않으며 실제 로봇에는 학습된 배우의 네트워크만 장착되어 있습니다. 주변 지형을 보지 않고 로봇 내부의 관성 센서와 관절각도 측정만으로 시뮬레이션에서 학습한 다양한 환경 중 어떤 환경이 유사한지 상상하는 과정을 거친다. 갑자기 계단과 같은 계단을 만나면 발이 닿기 전까지는 알 수 없지만 발이 닿는 순간 빠르게 지형 정보를 상상하게 됩니다. 또한 추정된 지형 정보에 적합한 제어 명령을 각 모터에 전달해 빠른 적응 보행이 가능하다.


명현 교수(왼쪽) 연구팀과 드림워크 기술을 탑재한 4족 보행 로봇 드림워커. [카이스트 제공]


드림워커 로봇은 연구실 환경은 물론 연석과 과속방지턱이 많은 대학 캠퍼스 환경, 잔디밭이 많은 탁 트인 환경에서도 걸을 때 지면에서 몸까지의 약 2/3 높이의 계단을 극복하며 강력한 성능을 입증했다. 나무 뿌리와 자갈. 했다. 또한 연구팀은 0.3m/s의 느린 속도부터 1.0m/s의 빠른 속도까지 안정적인 보행이 가능함을 확인했다.

이번 연구 결과는 오는 5월 영국 런던에서 열리는 세계 최고 수준의 로봇학회 ICRA에서 발표될 예정이다.

명 교수는 “다양한 환경에 대한 학습을 통해 얻은 가중치를 그대로 로봇에 넣으면 실제로 비슷한 환경에서 동작하게 될 것”이라고 말했다. 시간이 길수록 로봇이 더 잘 걷습니다.”