▲스위스 취리히대(UZH)가 고속으로 장애물을 회피하는 드론을 개발했다. (사진=취리히대 로보틱스앤퍼셉션 그룹)

스위스 취리히대학(UZH) 연구팀이 빠르게 장애물을 피하고 궤적 추적을 수행하는 매우 민첩한 쿼드로터 드론을 개발했다고 테크익스플로어가 지난달 28일(현지시각) 보도했다.

이들은 ‘사이언스 로보틱스’ 저널에 발표된 논문을 통해 이 민첩한 쿼드로터를 어떻게 설계했고, 어떤 부품을 넣었는지, 그리고 테스트에서 얼마나 훌륭하게 작동했는지 등에 대해 설명했다.

어질리시어스(Agilicious) 소프트웨어(SW)와 드론 하드웨어(HW) 플랫폼은 엔비디아 젯슨 TX2를 통한 강력한 내장 컴퓨팅 기능을 바탕으로 민첩한 비행에 적합하게 설계됐다.

연구팀은 자신들이 개발한 쿼드로터 드론 성능이 수색과 구조 작업, 그리고 물품 배달처럼 시간에 민감한 실제 임무에 사용될 수 있을 정도로 높였다고 말했다. 이 팀은 SW와 HW를 모두 오픈소스로 만들어, 그들의 디자인을 사용하고 싶은 사람이라면 누구나 그렇게 할 수 있게 했다.

◆모듈식 어질리시어스 SW와 강력한 젯슨 TX2 컴퓨팅 기반

어질리시어스 SW의 주요 특징 가운데 하나는 모듈식으로 만들어져 시뮬레이션에서의 급속한 SW 시제품화 및 실제 세계로의 원활한 전환을 가능케 해 준다는 점이다.

어질리시어스 파일럿(Agilicious Pilot)은 높은 수준의 포즈(pose) 명령에서 직접 모터 명령에 이르기까지 풍부한 인터페이스를 사용자에게 드러내면서 민첩한 비행에 필요한 모든 논리를 캡슐화한다.

또 다용도 센서 마운트는 다양한 단안, 또는 스테레오 카메라 센서 세트를 사용해 신속한 시제품 제작을 가능케 한다.

SW 스택은 BEM 기반의 고정밀 공기역학을 지원하는 맞춤형 모듈 시뮬레이터나 로터S(RotorS), 하드웨어-인더-루프, 플라이트 메어(Flightmare)와 같은 렌더링 엔진들과 함께 사용할 수 있다. 물리적 플랫폼에 배치하려면 다른 브리지와 센서 호환 추정기를 선택하기만 하면 된다.

◆오픈SW·HW 자율 쿼드로터···빠른 비행하며 장애물 회피

▲이 쿼드로터에 사용된 어질리시어스(Agilicious)SW, 엔비디아 젯슨 TX2 기반의 강력한 컴퓨팅 기능, 그리고 HW 플랫폼은 민첩한 비행에 적합하다. (사진=사이언스 로보틱스 저널)

쿼드로터 드론은 매우 민첩한 비행기가 될 수 있으며, 특히 인간 조종사가 움직임을 안내할 때 그러하다. 그동안 자율 쿼드로터는 특히 고속으로 이동할 때 민첩성 문제로 어려움을 겪었다.

이 스위스 연구팀은 다양한 기술을 사용한 새로운 설계로 쿼드로터 드론의 민첩성을 향상시켰다.

새로운 설계에는 실시간으로 비행 정보를 수신하고 처리하는 드론의 능력을 향상시키기 위해 탑재된 비전 센서, 비행 제어를 위한 모니터링 시스템 및 많은 다른 구성 요소가 추가됐다.

그들은 또한 드론의 HW가 부드럽고 민첩하게 비행할 수 있을 정도로 빠르게 수행할 수 있도록 복잡한 작업을 수행하는 첨단 인공지능(AI) 모듈인 엔비디아 젯슨 TX2를 추가했다.

연구원들은 그들의 드론을 느리고 안정적인 비행에서 최대 속도, 장애물 회피에 이르기까지 광범위한 비행 범위에서 시험했다. 드론은 시속 50~70km의 속도로 민첩성을 유지할 수 있다.

그들은 또한 드론이 공중에서 자신의 위치를 지속적으로 관찰하고 언제 어디에 있었는지 표시하기 위해 시간 인스턴스를 추가하는 모션캡처 궤도 추적을 수행할 수 있다는 것을 발견했다. 또한 가상 현실(VR) 시뮬레이션에서 드론 사용을 테스트했다. 연구진은 시스템이 진행되면서 학습할 수 있었고 그 덕분에 시간이 지남에 따라 성능이 향상됐다는 데 주목했다.

연구원들은 테스트 결과를 보고는 그들의 드론이 민첩성과 장애물 추적과 회피 기능 모두 다른 시스템보다 뛰어나다는 것을 발견했다.