모래밭 달리고 90도 회전도… ‘땅 읽는 로봇’ 나왔다

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다길이 아니어도 좋다… 거침없는 질주 황보제민 카이스트 기계공학과 교수 연구팀이 26일 다양한 지형에서도 민첩하게 보행할 수 있는 사족 로봇 제어기술을 개발했다고 밝혔다. 사진은 모래사장과 잔디밭, 아스팔트 등 다양한 지형에서 이동 중인 사족 로봇 모습. 카이스트 제공

카이스트 개발 ‘라이보’
사전정보 없이 지형 익혀
초속 3m 고속 보행 가능

카이스트(KAIST)가 26일 해변 모래밭도 거침없이 달리는 사족보행 로봇 ‘라이보’를 공개했다. 인공신경망 강화학습을 이용해 바닥이 변화하는 모래, 매트리스 등을 초속 3m의 빠른 속도로 고속 주행하는 점이 특징이다. 단단한 땅에서도 지반 특성에 맞춰 안정적인 보행이 가능해 앞으로 사족보행 로봇의 적용 범위를 크게 넓힐 것으로 기대된다.

카이스트 기계공학과 황보제민 교수 연구팀은 이날 “모래처럼 변형하는 지형에서도 민첩하고 견고하게 보행할 수 있는 사족 로봇 제어 기술을 개발했다”고 밝혔다. 라이보는 발이 완전히 잠기는 해변 모래사장을 최대 초속 3.03m로 고속 보행했다. 또 풀밭, 육상 트랙, 단단한 땅에서도 지반 특성에 적응해 주행하는 데다 에어 매트리스에서 1.54rad／s(초당 약 90°)의 회전도 안정적으로 수행했다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’ 1월 8권 74호에 실렸다. 황보 교수 연구팀은 모래와 같이 입상(粒狀·가루) 물질로 된 지반에서 보행체가 받는 힘을 모델링 한 뒤 사족 로봇에 시뮬레이션시켰다. 기존 기술과 달리 지형에 대한 사전 정보 없이 곧장 적용될 수 있다는 강점을 가졌다. 인공 시각지능이 아무리 뛰어나도 그동안 야외 환경에서의 자유로운 활동은 어려운 작업이었다.

연구팀은 다양한 지반 종류에 스스로 적응해가며 보행하기에 적합한 인공신경망 구조를 도입해 강화학습에 적용했다. 강화학습은 임의의 상황에서 여러 행동이 초래하는 결과들의 데이터를 수집하고 이를 사용해 임무 수행 소프트웨어를 만드는 기계학습 방법이다. 또 로봇의 센서에서 수집된 시계열 데이터를 분석하는 순환 신경망을 사용했다.

논문 제1저자인 카이스트 기계공학과 최수영 박사과정연구원은 “지형에 대한 사전 정보 없이 작동 가능해 다양한 로봇 보행 연구에 접목될 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com