▲ 인도를 주행하는 4족 보행 로봇.(사진=조지아공대)

도심 환경에서 운영되는 순찰로봇이나 배달로봇은 인도(sidewalk)를 안전하게 보행해야 한다. 자율모바일 로봇은 인도를 보행하는 사람과 돌발 장애물을 재빠르게 피하면서 목적지까지 효율적으로 움직여야 한다.

27일(현지 시각) 테크익스플로어에 따르면 미 조지아공대와 스탠포드대 연구진은 도심 환경내 인도에서 사람과 장애물을 피하면서 공공지도에 의해 생성된 특정 이동 경로를 따라갈 수 있는 4족 보행 로봇 ‘에일리언고(AlienGo)’를 개발했다. 연구진은 연구 성과를 논문 사전 발표 사이트인 아카이브(arXiv)에 게재했다.

이번 연구를 수행한 하세훈 연구원은 “우리는 실제 세계에서 인도를 보행할 수 있는 지능형 4족 로봇을 개발했다. 우리의 연구는 기존 연구인 자율주행 및 실내 로봇 항법 기술이라는 2가지 큰 줄기에서 영감을 얻었다”고 말했다. 하지만 그는 “야외 인도는 안내 차선이 없는데다 매우 다양한 보행자와 장애물들이 존재하는 비구조적인 환경이기 때문에 특별한 과제 해결 방법이 필요했다”면서 이때문에 일련의 학습 기법과 알고리즘을 제안하게 됐다고 설명했다.

연구팀은 시뮬레이션 환경에서 로봇을 훈련시키는 2단계 학습법을 제안했다. 먼저 연구팀은 단순한 인도환경을 탐색하기 위해 인공신경망을 훈련시켰다. ‘전문가(expert)'로 불리는 첫번째 알고리즘은 '고속의 핵심적인 세계 시뮬레이터'를 통해 훈련을 받았으며 시뮬레이션의 ’특권 상태(privileged state)‘에 대한 접근권이 주어졌다.

이어 ’전문가‘ 네트워크는 학습한 동작을 '높은 충실도를 갖는 시뮬레이션'에서 ’학생(student)‘ 알고리즘으로 전송했다. 이 '학생' 알고리즘은 로봇을 제어하는 데 필요한 추상적인 개념을 만들기 위해 맞춤식으로 훈련된 시맨틱 특성 네트워크를 사용한다. 연구진은 2단계 학습 프레임워크를 활용해 획득한 동작을 실제 4족 보행 로봇인 에일리언고에 전송했다.

연구진은 아틀란타에 있는 실제 인도를 로봇이 탐색 보행하는 과정에 자신들이 개발한 프레임워크를 에일리언고 로봇에 적용에 만족할만한 성과를 얻었다.

연구진은 추상세계에서 2단계 학습법을 통해 얻은 성과를 실제 세계에 전송해 놀라운 효과를 얻었다고 밝혔다. 연구진은 이번 연구 성과를 소포 배달 4족 보행 로봇, 도시 환경 감시용 4족 보행 로봇 등에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.