사족보행로봇이 모래밭에서 시속 10㎞로 달린다

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST)기계공학과 황보제민 교수팀이 발이 빠지는 해변 모래사장에서도 시속 10㎞ 이상 빠르게 달리는 로봇 '라이보'를 개발했다. 라이보는 에어 매트리스에서 옆으로 1초에 90도를 회전하는 등 갑작스럽게 지형이 부드러워지는 환경도 빠르게 적응했다.

황보제민 교수는 26일 "해변 모래사장에서 고속으로 달리고 에어 매트리스 위에서 회전하는 등 변화하는 지형에서도 안정적으로 다닐 수 있어 사족 보행 로봇이 적용될 수 있는 영역이 넓어질 것"이라고 말했다.

이 사족보행 로봇은 모래처럼 작은 입자로 이뤄진 지반에서 로봇이 받는 힘을 모델링하고 시뮬레이션하는 기술이 적용됐다. 또한, 사전 정보 없이도 다양한 종류의 지반에 스스로 적응해가며 보행하는데 적합한 인공신경망 구조를 도입해 강화학습했다.

연구진은 사족보행로봇의 운동 역학으로부터 접촉에서 발생하는 힘을 예측하는 접촉 모델을 만들었다. 이는 기존 연구에서 밝혀진 입자가 작은 물질의 추가 질량 효과를 고려하는 지반 반력 모델을 기반으로 했다.

나아가 시간 단계마다 하나 혹은 여러 개의 접촉에서 발생하는 힘을 풀이해 효율적으로 변형하는 지형을 시뮬레이션했다.

또한 로봇의 센서에서 나오는 시계열 데이터를 분석하는 순환 신경망을 사용해 암시적으로 지반 특성을 예측하는 인공신경망 구조를 적용했다.

연구진은 "라이보에 적용된 제어기는 시각 정보 없이도 변형하는 지형 적응력을 입증해 실제 접촉 이전에 특성을 구분하는 제한점을 극복했다"고 말했다.

연구진은 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 개발한 사족보행로봇 '라이보'를 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자