23년 영국런던 사족로봇 자율 경진대회 1위 : KAIST 로봇

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2023년 6월 1일 영국 런던에서 사족로봇 자율보행 경진대회가 개최되었습니다. 대한민국 대표는 KAIST 사족 보행 로봇이었습니다.

KAIST로봇은 사족 보행 로봇으로 비탈지고 울퉁불퉁한 널빤지, 다각형 박스 장애물과 계단을 넘으며 전진 했습니다.

카이스트 로봇은 물컹한 스펀지가 배치된 마의 구간마저 통과했고 10분동안 점수를 쌓아 나갔습니다.

미국, 이탈리아, 프랑스, 홍콩 등 11개 팀이 참가한 이 대회에서 KAIST는 최종 246점으로 압도적 1위를 했습니다. 60점으로 2위에 머무른 MIT팀, 이탈리아와 홍콩에서 온 로봇 공학자들은 모두 1위의 KAIST로봇을 놀라워했습니다.

1.KAIST 로봇 우승 비결

압도적인 우승 비결은 자율 보행 로봇 제어기 "드림워크" 덕분이였습니다. 드림워크는 로봇이 라이다나 비전등 시각, 촉각 센서 도움 없이 블라인드로 보행이 가능하도록 돕는 소프트웨어 기술입니다. 한국팀은 독자 개발한 드림워크로 로봇 몸체 센서와 관절 센서 정보만으로 계단을 오르고 험지를 보행하는 것이 큰 특징입니다.

드림워크는 심층 강화학습 방법론으로 학습이 되는 두 개의 신경망을 구성돼 있습니다. 상황 추정 네트워크가 환경을 해석하면 정책 네트워크가 추정된 상황을 바탕으로 로봇을 제어하는 것입니다. 모든 학습은 계단이나 움푹 파인곳 등 다양한 시뮬레이션 환경에서 수행됩니다.

잘 걸으면 드림워크는 로봇에 보상을 주고, 잘 걷지 못하면 페널티를 주었습니다. 로봇이 스스로 보상을 받도록 알고리즘이 구성된 것입니다.

연구팀은 참고할만한 선진 연구가 없어 애를 먹었다고 전했습니다. 자율 보행을 완벽하게 구현하는 로봇 기술이 없다보니 8명의 연구실 학생들이 모든 알고리즘을 일일이 짤 수밖에 없어 밥 먹듯 밤을 지새웠다고 전했습니다.

2.KAIST 로봇 우승의 가치

KAIST가 거둔 성과는 자율 보행을 증명한것에 있습니다. 사람이 수동 조작으로 로봇을 조종할 수 있지만 로봇이 조종자의 시선을 벗어나면 와이파이등 별도의 무선 통신을 통해 센서 정보를 수신해 조종하는 수밖에 없습니다. 통신 지연이나 두절로 센서 정보 취득이 원활하지 못하면 로봇의 기능을 잃게 됩니다. 그러나 드림워크는 인공지능을 통해 스스로 학습하기 때문에 통신과 조종자 없이도 자율 보행이 가능합니다. 전 세계적으로 이처럼 완성도 높은 자율 보행 기술을 확보한 연구팀은 찾기가 힘들 정도입니다.

KAIST로봇팀은 드림워크를 고도화해서 돌발 상황이 많은 현장에 투입 가능한 로봇을 개발하겠다는 목표를 가지고 있습니다. 재난 상황, 건설 현장,원자력 발전소 등 다양한 지역에 드림워크를 적용한 사족 보행 로봇을 투입하면 사회적 비용을 줄이고 로봇의 공적 역할은 증대될 것입니다.

일상생활에서도 활용 가치가 클 것입니다. 노약자 산책, 간호 보조, 택배 운반 등 머지않아 고령화 시대에 접어든 우리 나라에 국민의 삶의 질 향상에 크게 기여하게 될 것입니다. 넓게는 우주 무인 탐사에도 효과적으로 쓰일 것입니다.

3. 사족보행 로봇개발 : 더 나은 미래를 위해 필요한 것

과학 강국으로 더 나아가기 위해서는 막대한 국가적 예산 지원이 절실합니다. 정부는 더 나은 미래를 위해 연구 개발 예산 확보에 힘써야 할 것입니다. 미래는 R&D에 있습니다. 그만큼 정부는 예산을 확보하여 연구에 성과를 낸 과학자와 연구팀에 확실한 보상이 있어야 할 것입니다.