국내 연구진이 개발한 네 발로 걷는 로봇이 미국 매사추세츠공대(MIT)와 카네기멜론대 등 세계적 공대들이 참여한 국제 로봇경진대회에서 우승을 차지했다.
명현 KAIST 전기및전자공학부 교수 연구팀은 이달 1일(현지 시각) 영국 런던에서 열린 사족 로봇 자율보행 경진대회에서 '강인한 자율보행 시스템'으로 이름을 붙인 로봇이 1위를 차지했다고 6일 밝혔다.
지난 5월 29월부터 이달 2일까지 열린 로봇 분야 최대 규모 학술대회인 2023 국제 로봇 및 자동화 학술대회(ICRA) 기간 중 열린 이번 대회에는 한국을 비롯해 미국, 홍콩, 이탈리아, 프랑스 등 총 11개 팀이 참여해 이 중 7개 팀이 본선에 진출했다.
명 교수가 이끄는 KAIST의 '드림스텝팀'은 별도의 시각이나 촉각 센서의 도움 없이 계단도 성큼 오를 수 있는 보행 로봇 제어기인 '드림워크(DreamWaQ)'를 장착한 자율보행 로봇으로 이번 대회에 참가했다. KAIST팀이 개발한 자율보행로봇은 성공적인 자율보행을 선보였으며 최종 6개의 팀이 참여한 결승전에서 최고점인 246점을 받았다. 2위를 차지한 MIT팀이 60점을 받은 것과 비교하면 압도적인 점수차로 앞선 것이다. 3위는 카네기멜론대 연구팀이 차지했다.
KAIST팀은 소형 사족 보행 로봇을 사용했지만 가장 민첩하게 움직여 높은 점수를 획득했다. 결승전에서 원격으로 조종한 팀들이 평균 약 49분의 완주 시간을 기록한 반면 KAIST팀은 자율보행 위주로 41분52초만에 완주해 눈길을 끌었다.
KAIST팀은 이번 대회 우승 상품으로 약 2000만원 상당의 상용 보행 로봇을 받았고, 약 300만원 상당의 보조금을 받는다.
◇ 활용도 높은 자율주행 기술... 산업 현장 적용 기대
조종자가 조작을 통해 로봇을 쉽게 조종할 수 있지만, 로봇이 가시거리를 벗어나면 상황은 달라진다. 무선 통신을 통해 수신된 센서 정보를 이용해 로봇 상태를 추측하며 로봇을 조종해야 하기 때문이다. 하지만 통신 지연이나 두절로 센서 정보 취득이 원활하지 못할 때면 제어가 어렵다는 단점이 있다.
자율보행 로봇은 이런 문제를 해결해 주고 있다. 자율보행 로봇을 제작하려면 제어기뿐 아니라, 로봇의 위치와 주변 환경을 추정하는 기술, 이동 경로를 계획하는 기술도 함께 개발해야 한다. 여러 단위 기술 개발이 필수적이어서 세계적으로도 완성도 높은 자율보행 기술을 확보한 연구팀은 손에 꼽힐 정도다.
KAIST연구팀은 다양한 환경에서의 자율보행을 감안해 카메라와 3차원 라이다(LiDAR·빛 레이더) 센서, 관성 센서(IMU), 관절 센서로부터 획득된 정보를 활용하는 자율보행 로봇을 개발했다. 많은 센서를 사용하지만, 소형 컴퓨터 한 대만으로 위치를 정확하게 추정하고 환경을 인지하며, 경로 계획을 세워 걸어다니게 설계됐다.
로봇 주변의 지형 지도를 작성하는 기술은 값비싼 라이다 센서에만 의존하지 않고 상대적으로 저렴한 카메라를 활용하고 있다. 로봇 위치의 주변 지형 지도를 빈틈없이 작성하고, 이 지도를 활용해 안전한 지형을 스스로 판단해 걷기에 적합한 경로를 찾아낸다.
보행로봇이 넘어갈 수 있는 높이와 로봇 크기를 고려해 로봇이 넘어질 가능성이 낮은 경로를 계획한다. 혹여 보행 중 넘어질 때도, 자동으로 다시 일어나 임무를 이어가도록 강화학습 기반의 재회복 기술도 들어갔다.
명 교수는 "이번 경진대회에서 사용된 제어기인 드림워크뿐 아니라 로봇 주변의 환경을 인지하고 적절한 경로를 찾는 기술 모두 연구팀이 독자적으로 개발했다"며 "국내 로봇 산업 경쟁력 제고에 이바지할 것으로 기대된다"고 전했다.