황보제민 KAIST 기계공학과 교수 연구팀 개발…"재난현장 등 위험한 작업 도움"
KAIST(카이스트)가 개발한 사족보행 로봇 '라이보'(Raibo)가 수직 벽을 달리고 징검다리와 계단도 뛰어넘을 수 있게 됐다. 향후 재난 현장이나 산악 수색 등 위험한 작업에 사람 대신 로봇을 투입할 수 있을 것으로 보인다.
KAIST는 황보제민 기계공학과 교수 연구팀이 벽, 계단, 징검다리 등 불연속적이고 복잡한 지형에서 시속 14.4㎞의 고속 보행이 가능한 사족 보행 로봇 내비게이션 프레임워크를 개발했다고 3일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스' 5월호에 게재됐다.
앞서 연구팀은 4족 보행 로봇 '라이보'를 공개한 바 있다. 라이보는 지난해 로봇 최초로 마라톤 대회에 참가해 4시간 19분 52초 기록으로 완주에 성공했다. 이를 통해 로봇이 모래사장, 풀밭 등 다양한 지형에서도 민첩하게 달릴 수 있음을 증명했다.
이번에는 각종 벽, 징검다리, 계단 등 장애물이 있는 복잡한 지형에서도 안전하게 목표 지점까지 도달할 수 있도록 성능을 높였다.
연구팀은 먼저 발 디딤 위치를 계획하는 '플래너', 계획한 발 디딤 위치를 정확히 따라가는 '트래커'를 개발했다.
플래너 모듈은 물리적으로 가능한 발 디딤 위치를 빠르게 탐색하고 시뮬레이션을 통해 최적 경로를 검증한다. 트래커 모듈은 계획된 위치에 정확하게 발을 디딜 수 있도록 강화학습을 통해 학습한다.
특히 고양이의 보행 방식을 로봇에 적용했다. 고양이는 앞발로 밟았던 곳을 뒷발로 다시 디디는 방식으로 걷는다. 연구팀은 "이를 통해 계산 복잡도를 크게 낮출 수 있었다"고 했다.
또 "기존 방식이 발 디딤 위치 외에도 접촉 시점, 로봇 자세 등 다양한 요소를 함께 고려한 반면, 이번 연구에선 발 디딤 위치만 탐색 공간으로 설정해 계산 복잡도를 낮췄다"고 했다.
연구를 이끈 황 교수는 "불연속 지형 보행을 구현하려면 엄청난 계산량이 필요한데, 이를 오직 '발자국의 위치를 어떻게 선정할까'라는 간단한 관점으로 풀었다"며 "향후 로봇이 재난현장 탐색이나 산악 수색 등 실제적 임무를 수행하는 데 도움을 줄 수 있을 것"이라고 했다.
한편 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받았다.
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연구팀의 모습 (맨 앞줄 오른쪽 두번째가 황보제민 교수) /사진=KAIST |
박건희 기자 [email protected]
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