현대차(005380)가 4일 스쿨 오브 풋볼(School of Football) 개발 과정을 담은 메이킹 필름을 통해 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)의 '라보나 킥' 시연 비화를 공개했다.
현대차그룹 로봇 계열사 보스턴 다이나믹스의 휴머노이드 아틀라스는 지난달 29일 공개된 스쿨 오브 풋볼 캠페인 영상에서 다리를 꼬아 공을 차는 라보나 킥을 포함해 다양한 축구 동작을 수행하는 모습을 보였다.
메이킹 필름에서는 아틀라스의 축구 동작이 어떤 연구 과정을 거쳐 구현됐는지에 대한 과정과 연구진의 개발 비화가 소개됐다.
연구진은 세계적인 축구 선수들의 생체역학 움직임 패턴에서 영감을 받아 아틀라스 학습 프로그램을 설계했으며, 선수들의 동작을 훈련 가능한 모션 데이터와 동작 프로토콜로 변환해 이를 아틀라스에 학습시켰다.
연구진은 먼저 모션 캡처(Motion Capture)로 축구 선수의 동작을 수집하고 리타게팅(Retargeting)을 통해 동작을 아틀라스에 맞게 변환했다. 아틀라스가 사람과 유사해도 관절 구조와 운동 범위가 다르기 때문이다.
이후 강화학습(Reinforcement Learning)을 활용해 동작을 학습하도록 했다. 이 과정에서 연구진은 아틀라스가 단순한 모방을 넘어 신체 물리와 모터 제어 방식을 학습해 균형과 힘 전달을 스스로 최적화하도록 했다.
아틀라스는 이 과정에서 클라우드 GPU 환경에서 수천개의 시뮬레이션을 동시에 실행하며 학습했다. 아틀라스는 이런 병렬 학습으로 단 24시간 만에 사람 기준으로 1년여에 해당하는 시행 착오를 경험해 움직임을 습득했다.
시뮬레이션으로 학습된 동작은 실제 아틀라스 로봇에도 적용돼 첫 시연부터 안정적으로 구현됐으며, 이후 테스트 과정에서 발생한 오차도 다시 학습에 반영하면서 지속적으로 성능이 개선됐다고 현대차는 설명했다.
아틀라스는 전신 제어(Whole-body Control) 기술로 균형을 유지하면서 정확한 타이밍에 킥 동작을 수행하여 로봇에게는 고난도인 공 차기 동작 수행을 가능하게 했다. 해당 기술은 모든 관절을 하나의 시스템처럼 통합 제어하는 기술이다.
연구진은 축구가 균형, 타이밍, 협응, 정밀한 움직임이 복합적으로 요구되는 스포츠인 만큼 휴머노이드가 사람과 같은 자연스러운 움직임을 학습하기 위한 최적의 환경이라고 판단했다.
또, 아틀라스가 축구를 통해 학습한 움직임이 단순히 스포츠 기술에 그치지 않고 타이밍·힘 생성·협응력·회전 운동·체중 이동·전신 제어 등의 능력을 발전시켜 로봇 기술 고도화에도 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
현대차는 축구와 같이 이동과 조작이 동시에 요구되는 환경에서 이뤄지는 로봇 학습이 향후 물류·제조 현장에서의 작업 수행 능력으로 확장될 수 있을 것으로도 보고 있다.
아틀라스는 앞서 약 23㎏에 달하는 냉장고를 들어 탁자에 배치하는 모습을 보이며 무거운 물체를 안정적으로 다루는 전신 제어 능력을 선보이기도 했다.
현대차는 "앞으로도 보스턴다이나믹스와 다양한 도전 과제를 통해 아틀라스의 움직임 능력을 지속해서 발전시켜 나갈 계획"이라고 했다.