프랑스 니스대 연구진이 미국 아리조나대, 터키 빌켄트대 연구진과 공동으로 군집 로봇의 집합 및 분산을 제어할 수 있는 기술을 개발했다. 로봇이 센서를 통해 빛의 세기를 인식하는 것과 실제 반응하는 것의 '시간 차이(time delay)'를 활용해 집합과 분산을 제어할 수 있다. 연구팀은 이번 연구 성과를 전문 매체인 ‘피지컬 리뷰 엑스(Physical Review X)' 최신판에 게재했다.

이번 연구는 프랑스 니스대 '페르난도 페루아니', 터키 빌켄트대 '지오반니 볼프', 미국 아리조나대 '잰 웨어' 등이 공동으로 진행했으며 스스로 발광하면서 동시에 빛의 세기를 인식할 수 있는 복수의 로봇을 대상으로 실험이 이뤄졌다. 연구팀은 동물들이 떼를 지어 다니면서 무리를 형성하고 때로는 흩어지는 분산 활동에 주목했다. 이들이 집단적인 행위를 어떻게 조정하는지에 관해 연구하고, 이를 군집 로봇 기술에 접목했다. 연구자들은 각각의 로봇을 ‘자율 에이전트(autonomous agent)’로 설정하되 기존의 연구에선 간과됐던 ‘센싱의 지연(sensing delay)'이란 개념을 연구의 핵심 주제로 끌어들였다. 센싱의 지연은 각 에이전트들이 빛의 신호를 인식하는 시점과 빛의 신호를 처리하는 시간간의 지체 현상을 의미한다.

연구팀은 빛을 감지하는 로봇의 집단적인 행동을 조작하기 위해 ’센싱의 지연‘ 기술을 활용했다. 처음에 연구진은 개별 로봇을 100와트 적외선 램프 근처에 놓고 실험을 진행했다. 빛의 세기에 반비례해 로봇의 이동 속도를 정의했다. 빛의 세기가 커지면 로봇의 이동속도가 느려지고 세기가 작아지면 이동속도가 빨라지도록 했다. 이와 함께 매초 마다 로봇이 방향을 조금씩 바꾸도록 했다. 10초 정도 지나면 로봇들의 방향성이 완전히 '랜덤'해진다. 연구자들은 로봇이 빛의 세기를 감지하는 시간과 실제 이동속도를 바꾸는 시간인 센싱 지연 시간을 최대 10초로 설정했다.

연구팀은 또한 '네거티브 센싱 지연(negative sensing delay)‘과 ’포지티브 센싱 지연(positive sensing delay)‘이란 개념을 도입해 각각 군집 로봇의 활동을 제어했다. 포지티브 센싱 지연시 로봇들이 군집을 형성하고, 네거티브 센싱 지연시에는 분산하도록 했다. 이번 기술을 활용하면 복수의 로봇을 재난 지역에 투입해 수색 작업시에는 분산, 자료 공유시에는 집합 모드로 제어하는 게 가능할 것으로 보인다.

연구팀은 빛 뿐 아니라 화학적인 신호나 소리 신호를 적용하는 것도 가능하다고 밝혔다. 또 3차원 공간에서도 적용 가능하다고 덧붙였다. 드론이나 해저 탐사로봇 등에도 적용 가능하다는 것. 이번 연구 결과에 대한 자세한 내용은 ‘피지컬 리뷰X, v6(2016)에 소개된 논문(제목:Engineering Sensorial Delay to Control Phototaxis and Emergent Collective Behaviors)을 참고하면 된다.