“로봇이 올림픽 나가는 날 올까”…KAIST가 만든 로봇, 마라톤 풀코스 뛴다

KAIST 라이보 2, 세계 최초 마라톤 도전

사전 훈련서 4시간 40분 걸쳐 완주 성공
보행 속도 초당 3.8m서 6m로 확 늘어
1회 충전에 43km 보행...기존 2배 넘어
데이터 수집·분석해 보행 효율 끌어올려

사족보행 로봇 ‘라이보 2’가 오는 17일 상주곶감마라톤 풀코스를 앞두고 달리고 있다. [사진 = KAIST]

국내 연구팀이 개발한 사족보행 로봇 ‘라이보 2’가 세계 최초로 마라톤 풀코스(42.195km) 완주에 도전한다. 마라톤 대회에 참여하면서 실제 도심 환경 속에서 로봇의 보행 성능을 검증할 계획이다.

사전 훈련에서는 일반인 평균과 비슷한 기록도 냈다. KAIST 대운동장에서 4시간 40분에 걸쳐 43km를 완주하는 데 성공했다. 평소 마라톤을 즐기는 남성 하위권이나 여성 상위권 수준의 속도다.

황보제민 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수 연구팀은 17일 경북 상주시 상주시민운동장에서 열리는 2024 상주곶감마라톤 풀코스에 사족보행 로봇 ‘라이보 2’가 풀코스(42.195km) 완주에 도전한다고 15일 밝혔다. 사족보행로봇의 실용화 가능성을 실제 환경에서 검증하는 첫 시도가 될 전망이다.

사족보행 로봇은 얼음과 모래, 산악지대 같은 험지에서도 안정적으로 보행할 수 있다. 공장 순찰이나 재난 구조용으로 활용이 기대되는 이유다.

그러나 짧은 주행거리가 문제였다. 보행로봇은 몸통 무게를 지탱하기 위해 에너지를 사용해야 하고 울퉁불퉁한 지면과 접촉하는 과정에서 에너지를 잃기 때문이다. 기존 보행 로봇의 주행거리는 최장 20km에 그친 것도 이 때문이다. 이마저도 실험실 내 통제된 환경에서 측정되거나 이론상 수치였다.

사족보행 로봇 ‘라이보 2’가 오는 17일 상주곶감마라톤 풀코스를 앞두고 달리고 있다. [사진 = KAIST]

라이보 2는 1회 충전으로 43km 연속 보행이 가능하다. 기존에 비해 2배가 넘는 거리다. 전작인 라이보1보다 보행 속도도 빠르다. 전작은 초당 3.8m였는데, 라이보2는 6m의 성능을 보인다.

라이보 2는 강화학습 기반의 효율적인 보행 제어 기술을 갖추고 있다. 자체 개발한 동역학 시뮬레이터 ‘라이심’을 통해 에너지 손실을 최소화하는 최적의 보행법을 학습했다. 연구팀은 또 실제 야외 환경에서의 보행 데이터를 수집·분석해 보행 손실 모델을 수립하고, 이를 다시 시뮬레이션에 반영하는 방식으로 1년여간 보행 효율을 단계적으로 끌어올렸다.

라이보 2의 마라톤 도전은 이번이 두 번째다. 지난 9월 ‘금산인삼축제 마라톤대회’에서 첫 도전을 했으나 당시 37km 지점에서 배터리 방전으로 완주에 실패했다. 실험실보다 10km나 짧은 지점에서 배터리가 소진됐다. 실제 마라톤 코스에서 다른 주자들과 같이 달리다 보니 일정한 속도를 유지하지 못하고 잦은 가감속이 발생한 때문이다.

이번 도전에서는 문제점을 보완했다. 컴퓨터에서 수행하던 관절 강성 제어를 모터 구동기에 직접 구현해 제어 효율을 높였고, 내부 구조를 개선해 배터리 용량도 33% 늘렸다. 이충인 연구원은 “보행 손실을 기구, 전장, 보행 방법 측면에서 종합적으로 분석할 수 있었던 것이 보행 효율을 개선하는 데 주요하게 작용했다”며 “이번 연구 성과는 사족보행 로봇의 운용 범위를 도시 범위로 확대하는 데 중요한 기점이 될 것”이라 말했다.

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