로봇 어디까지…스스로 보고, 인식, 판단해 움직여

[아이뉴스24 정종오 기자] 주변 환경을 인식하고 스스로 판단해 걷는 기능을 갖춘 사족보행 로봇이 나왔다.

지형을 추정해 보행할 수 있다. 동물이 눈으로 지형을 살피며 발걸음을 조정하듯 카메라나 라이다(LiDAR) 센서를 통해 주변 환경을 인식하고 스스로 판단한다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 전기및전자공학부 명현 교수 연구팀은 연구실 창업기업인 유로보틱스와 공동 연구를 통해 시각 정보를 기반으로 지형을 인지하고 실시간으로 보행 전략을 조정하는 사족보행 로봇 제어 기술 ‘드림워크++(DreamWaQ++)’를 개발했다.

연구팀에서 이전에 개발한 ‘드림워크(DreamWaQ)’는 관절 엔코더와 관성 센서 등 자기수용 감각만으로 지형을 추정하며 보행하는 ‘블라인드 보행(blind locomotion)’ 기술이었다.

시각 정보 없이도 이동이 가능한 게 특징이다. 재난 상황 등 시각 정보 확보가 어려운 환경에서도 안정적 보행이 가능하다. 문제는 로봇의 다리가 장애물에 직접 접촉한 이후에야 움직임을 조정할 수 있다는 한계가 있었다.

이번에 모습을 드러낸 드림워크++는 자기수용 감각과 함께 카메라·라이다 기반 외수용 감각을 융합해 이런 한계를 이겨냈다. 장애물을 사전에 인지하고 선제적으로 보행 전략을 조정한다.

연구팀은 다중 감각 강화학습 구조를 만들었다. 경량 연산 기반으로 실시간 제어가 가능하도록 구현했다. 센서 오류가 발생했을 때는 자동으로 다른 감각 기반 보행으로 전환하는 안정성을 보탰다. 다양한 로봇 플랫폼에 적용할 수 있다.

계단 주행 실험에서는 50개 계단 코스를 단 35초 만에 가뿐히 이뤄냈다. 급경사 환경에서는 훈련 조건(10도)보다 3.5배 가파른 35도 경사면을 안정적으로 올라갔다. 자세를 능동적으로 조정해 후방 다리 모터 토크를 기존 모델과 비교했을 때 약 1.5배 줄였다.

2.5kg의 탑재물을 실은 상태에서도 로봇 높이를 넘는 41cm 장애물을 극복하는 등 높은 민첩성도 확인했다. 이번 기술은 난 대응, 산업 시설 점검, 산림과 농업 등 기존 바퀴형 로봇이 접근하기 어려운 환경에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

명현 교수는 “이번 연구는 로봇이 단순히 움직이는 수준을 넘어 환경을 이해하고 스스로 판단하는 단계로 발전했음을 보여준다”며 “앞으로 다양한 실제 환경에서 활용할 수 있는 지능형 이동 기술로 확장해 나갈 것”이라고 말했다.

최근 로봇 기술은 빠르게 발전하고 있다. 산업용 로봇을 비롯해 휴머노이드, 인공지능(AI)을 탑재한 대화형 로봇 등 다양하다. 이런 가운데 로봇이 스스로 판단하고 이동할 수 있는 로봇이 개발되면서 앞으로 로봇 기술은 속도가 붙을 것으로 기대된다.