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- 일부 로봇은 이미 자신의 무게의 30배를 끌고 심지어 스케이트보드까지 끌 수 있어
- 매우 민첩하게 걷는 로봇의 개발은 아직 초기 단계
- ETH 연구원들, 4개의 다리와 12개의 전기 관절 갖춘 55kg의 보행 로봇 개발
- 걷는 로봇은 재난 지역에서 지원 가능

비디오: 걷는 로봇이 트렌드 스포츠 "코스"를 마스터했다.
복잡한 장애물 코스를 빠르고 안전하게 극복하는 4족 보행 로봇

민첩한 로봇:
ETH Zurich에서 새로 개발한 보행 로봇 “Anymal”은 놀라운 속도로 알려지지 않은 장애물 코스를 극복한다. 그는 장애물 위로 달리고, 장애물을 뛰어넘고, 테이블 아래로 기어간다. 연구원들은 곧 재난 지역의 위험한 지형을 검사하는 데 이 기술을 사용할 수 있기를 바라고 있다. 

이상적으로는 걷는 로봇이 인간만큼 민첩해야 하며, 이상적으로는 코스 선수만큼 민첩하고 기동성이 있어야 한다. 1미터 높이의 집 벽을 능숙하게 오르거나, 난간을 뛰어넘거나, 나무에 오를 수 있는 로봇은 인간에게 너무 위험한 장소를 탐색하는 등 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 그러나 일부 로봇은 이미 자신의 무게의 30배를 끌고 심지어 스케이트보드까지 끌 수 있지만, 매우 민첩하게 걷는 로봇의 개발은 아직 초기 단계다.

보행 로봇이 장애물 코스를 통과한다

하지만 걷는 로봇에게 인간 운동선수처럼 장애물 코스를 달리도록 어떻게 가르칠 수 있을까? 이를 달성하기 위해 ETH Zurich의 연구원들은 4개의 다리와 12개의 전기 관절을 갖춘 55kg의 보행 로봇을 개발했으며 이름은 "Anymal"이다. 전면에 2개, 후면에 2개, 오른쪽에 1개, 왼쪽에 1개 등 6개의 통합 카메라와 광학 거리 및 속도 측정을 위한 LiDAR 레이저 스캐너가 Anymal 주변 지형에 대한 데이터를 제공한다.

▲ 4개의 다리와 12개의 전기 관절을 갖춘 55kg의 보행 로봇 (영상 스크리샷)

과학자들은 Anymal을 제어하기 위해 기계 학습 방법과 소위 모델 기반 제어를 결합함으로써 그에게 장애물 코스를 통해 독립적으로 걷고, 점프하고, 오르고, 쪼그리고 앉는 방법을 가르쳤다. 내비게이션 모듈은 환경 데이터를 평가하고 이를 기반으로 장애물에 따라 '등반', '점프' 또는 '달리기' 등의 명령을 이동 모듈에 제공한다. ETH의 Fabian Jenelten은 "두 가지 접근 방식을 결합하면 Anymal을 최대한 활용할 수 있다"고 말했다.

걷는 로봇 애니말(Anymal)이 그 기술을 시연하고 있다.

그 결과는 보기에 재미있다. 테스트 실행에서 보행 로봇은 익숙하지 않은 코스를 빠르게 뛰어 넘었다. “테스트에서 우리는 시스템이 문제를 독립적으로 해결할 수 있음을 보여주었다. 이는 이전에는 존재하지 않았던 행동을 만들어낸다. 로봇은 초당 최대 2미터의 속도로 어려운 지형을 횡단할 수 있었고 시간 내에 목적지에 도달하기 위해 지속적으로 올바른 탐색 결정을 내릴 수 있었다”고 ETH 연구원은 설명했다. Anymal이 상자에서 떨어졌을 때 그는 즉시 회복되어 계속 달렸다.

그리고 그것이 전부가 아니다. 장애물 코스의 여러 지점에서 로봇은 해당 도전 과제를 위해 개발되지 않은 기술을 보여주었다. 예를 들어, 좁은 통로에서는 다음 장애물을 오르기 전에 올바른 위치에 도달하기 위해 자체 축을 중심으로 뛰어다녔다. 연구원들은 “내비게이션 모듈은 훈련 과정에서 이러한 강점을 발견하고 이를 실제로 사용할 수 있었다”고 말했다.

과학자들이 코스를 달리는 동안 일부 장애물을 제거하더라도 Anymal은 빠르게 방향을 바꿀 수 있었다. 연구원에 따르면 이 능력은 로봇의 빠른 반응 시간과 계산된 기대치와 현재 센서 측정치 사이의 불일치를 즉시 수정하는 인식 모듈의 능력에서 비롯된 것이다.

걷는 로봇은 재난 지역에서 지원을 제공할 수 있다

모든 과학자들이 Anymal이 장애물을 그렇게 잘 극복할 것이라고 예상한 것은 아니다. 공동 저자인 Nikita Rudin은 "우리가 프로젝트를 시작하기 전에 내 연구 동료 중 일부는 보행 로봇 개발에서 이미 모든 것이 달성되었다고 생각했다"고 말했다. 나는 저항했다. 걷는 로봇의 메커니즘으로 훨씬 더 많은 일이 가능하다고 확신했기 때문이죠.”

결과는 이러한 보행 로봇이 어려운 지형에서도 쉽게 이동할 수 있음을 보여준다. 또한 미끄러운 표면이나 불안정한 바위에서도 안전한 발판을 찾을 수 있다. 그렇기 때문에 Anymal과 같은 로봇은 곧 건설 현장과 사람이 들어가기에는 너무 위험한 곳 어디에서나 사용될 것이다. 예를 들어 재난 지역의 잔해 더미에 있는 낡은 집을 검사할 수 있다.
(Science Robotics, 2024; doi: 10.1126/scirobotics.adi7566)
출처: ETH 취리히

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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