미국 보스턴에 위치한 ‘리얼타임 로보틱스(Realtime Robotics)’는 미국 듀크대 연구진이 설립한 로봇 스타트업이다. 리얼타임 로보틱스는 그동안 로봇 팔이나 산업용 로봇이 어떻게 하면 빠르게 동작 계획(motion planning)을 수립해 다른 물체 또는 사람과 충돌하지 않고 작업을 안전하게, 그리고 빠르게 수행하는지에 관한 연구에 주력해왔다. 리얼타임 로보틱스는 동작 계획을 전문적으로 담당하는 프로세서를 개발, 로봇 개발자들이 동작 계획에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 해주고 있다.

이 같은 기술력을 인정받아 리얼타임 로보틱스는 올해 로봇 전문매체인 ‘로봇 리포트’로부터 10대 스타트업 중 하나로 선정됐으며 지난달 열린 '오토메이트/프로매트(Automate/ProMat)' 전시회에서도 8대 스타트업 가운데 하나로 뽑혔다. 리얼타임 로보틱스는 이미 도요타 AI벤처스로부터 투자를 받았으며 최근에는 일본 미쓰비시전기로부터 투자를 이끌어내는 데 성공했다.

‘IEEE 스펙트럼’에 따르면 리얼타임 로보틱스는 초고속 동작 계획 수립 전문 프로세서를 로봇 뿐 아니라 자율주행 자동차에 적용하는 데도 심혈을 기울이고 있다. 자율주행 자동차는 주변 지형과 장애물은 물론 다른 자동차, 자전거, 오토바이, 행인 등의 움직임을 신속하게 파악해 안전한 운전이 가능하도록 빨리 의사결정을 해야한다. 리얼타임 로보틱스는 초고속 동작 계획 수립 전문 프로세서가 자율차에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단하고 있다.

▲ 리얼타임 로보틱스의 동작 계획 프로세서

대부분 자율주행 시스템은 가장 확률적으로 높은 시나리오에 기반해 동작 계획을 수립한다. 이들 모델들은 상황별 신뢰도 수준을 제공하는 데 다음에 어떤 일이 일어날지 확실하지않으면 차량의 이동 속도를 늦추는 방식으로 동작을 유도한다. 하지만 대부분 한번에 하나의 시나리오에 대해서만 동작계획을 수립한다. 3Hz와 10Hz 사이 레이트(rate)에서 싱글 동작 계획을 처리한다. 이럴 경우 고속도로와 같은 비교적 단순한(매우 구조화된) 환경에선 큰 문제가 발생하지않는다.

문제는 복잡한 시내 도로다. 시내 도로와 주변은 수많은 자동차, 자전거, 오토바이, 행인 등으로 북적이고 갑자기 공이 튀어들어온다든지 갑작스런 폭우로 도로가 유실되기도 한다. 차에 가려 보이지 않던 자전거가 갑자기 운전자의 시야에 들어오기도 한다. 이런 복잡한 환경은 자율주행 자동차에게 빠른 의사결정을 요구한다.

리얼타임 로보틱스의 초고속 동작 계획 시스템은 1밀리초(millisecond) 이내에 1000Hz의 레이트(rate)로 수십개 또는 수백개의 동작 계획을 수립할 수 있다. 이는 기존 자율시스템보다 훨씬 짧은 시간에 안전한 동작 계획을 수립한다는 의미다. 자율주행 자동차가 이동하는 상황에선 다양한 변수가 존재하기 때문에 빠른 동작 계획 수립이 절대적으로 요구된다.

▲ 리얼타임 로보틱스 동장계획 수립시스템의 격자 구조(격자내 사각형은 개별 차량을 의미한다)

리얼타임 로보틱스의 자율주행 관련 동작 계획 시스템은 자동차의 서로 다른 이동궤적으로 구성되어 있는 격자(lattice) 모양의 그래프 개념으로부터 출발한다. 이 격자 그래프는 5~10초간의 시간 지평선(time horizon)을 다루고 있다. 격자는 노드와 엣지로 이뤄져 있다. 노드는 차량의 위치, 속도, 이동 방향 등에 관한 것이며 엣지는 노드를 연결하며 1초 동안의 자동차 이동궤적을 표시한다. 리얼타임 로보틱스의 동작 계획 시스템은 10밀리초(millisecond) 단위마다 새롭게 계산된다. 이같은 초고속 동작 계획 시스템의 구현을 통해 자율주행 자동차의 운행 안전을 도모하겠다는 게 리얼타임 로보틱스가 추구하는 기술이다.

리얼타임 로보틱스는 여러 자율주행 자동차를 위한 동작 계획 시스템을 실제 자동차에 적용해 테스트하는 방안을 추진할 계획이다.