미국 오스틴 텍사스대 연구원들이 사람처럼 균형 잡는 2족 로봇을 개발했다고 엔지니어링닷컴이 보도했다.

인간은 우수한 2족 보행자로 진화해왔다. 인간의 보행은 별다른 노력없이 자연스럽게 이뤄지는데 균형을 잡는 것과 장애물을 피하는 것이 이에 해당한다. 가령 혼잡한 곳에서 걷고 있을 때 다른 사람과 물건에 부딪히는 것을 피하는 방법을 직접적으로 고민하는 경우는 거의 없다. 인간은 이러한 유형의 단순한 동작을 수행할 수 있는 복잡한 스킬 세트를 사용하도록 만들어졌기 때문이다.

텍사스대학 연구원들은 인간과 같은 균형을 잡는 로봇을 만드는 야심찬 계획을 실행하고 있다. 텍사스대 코크렐공대(Cockrell School of Engineering)의 연구팀은 로봇이 2족 보행 중에 유사한 기능을 경험할 수 있는 방법을 개발했다.

우주공학 및 공학역학 부교수인 루이스 센티스(Luis Sentis)와 인간 중심 로봇연구소(Human Centered Robotics Laboratory) 연구팀은 2족 로봇에서 인간과 같은 균형에 대한 새로운 접근 방식을 성공적으로 시연한 것으로 알려진다.

이들의 접근 방식은 전신 균형을 유지하는 인간의 물리적 동적 기술을 수학적 방정식으로 번역하는 것이다. 그런 다음 수식을 사용해 6년간 이 대학에서 개발, 테스트된 머큐리(Mercury)라는 로봇을 프로그래밍했다.

연구팀은 평균적인 사람이 균형을 잃고 걸을 때 넘어지는데 필요한 오류의 여백을 계산해 단순한 모습으로 결론을 냈다. 센티스는 “본질적으로 자율 로봇이 예기치 않게 충돌하거나 경고없이 적용된 힘을 받더라도 균형을 유지하는 법을 가르치는 기술을 개발했다”며 “이것은 우리가 많은 군중 사이를 걸어갈 때 자주 사용하는 유용한 기술”이라고 설명한다.

연구팀의 기술은 온전한 휴머노이드 로봇은 물론 발목 제어가 없는 두발 로봇의 동적 균형을 맞추는데 성공했다. 발목을 제어하지 않는 로봇은 작동에 있어서 관절이 달린 로봇보다 역동적인 인체 움직임을 달성하기가 훨씬 어렵다.

텍사스대 연구팀은 충돌에 대응해 가능한 최상의 이동 정보를 로봇에게 제공하는데 이는 효과적으로 데이터를 송수신 할 수 있는 접촉 지속 로테이터(contact-consistent rotators)를 통합해 효율적인 전신 컨트롤러를 개발함으로써 가능했다. 또한 3D 애니메이션에서 종종 사용되는 수학 기법과 저레벨 모터 위치 컨트롤러를 활용해 역운동학으로 알려진 애니메이션 캐릭터의 현실적인 움직임을 달성했다.

머큐리 로봇은 제작자의 특정 요구에 맞게 조정되었지만 인간의 이동을 이해하는 기반에서 도출된 기본 방정식은 이론적으로는 모든 유사한 인공지능 및 로봇 연구에 보편적으로 적용 할 수 있다. 센티스의 실험실에서 개발된 모든 로봇과 마찬가지로 2족 로봇 역시 의인화되어 인간의 움직임과 특성을 모방한다.

센티스는 "우리는 인간과 유사하도록 설계된 인공지능이 이 기술에 더 친숙하다고 믿기 때문에 인위적으로 인간의 움직임과 물리적 형태를 모방하기로 했다"며 "이것은 결국 로봇 행동에 대해 우리가 더 편안하게 느끼게 해줄 것이며 우리가 더 많이 관여할수록 인공지능이 우리의 삶을 얼마나 향상시킬 수 있는지를 쉽게 인식하게 될 것"이라고 말한다.

이 연구는 센티스가 공동 설립자인 앱트로닉 시스템(Apptronik Systems)과 협력해 해군연구소와 텍사스대학이 자금을 지원했으며 2018년 국제 지능형 로봇 및 시스템 회의(IRO S2018)에서 결과물이 공개됐다.