카이스트 로봇 '라이보2', 마라톤 풀코스 완주…"세계 최초"

제22회 상주 곶감 마라톤대회 참가…4시간19분 52초 기록 보유

라이보2 마라톤 완주/사진=카이스트

KAIST(카이스트)의 4족 보행 로봇 '라이보2'가 마라톤 대회 풀코스를 완주했다. 4족 보행 로봇이 마라톤 풀코스를 완주한 것은 이번이 세계 최초다. 기록은 4시간 19분 52초다.

카이스트는 17일 '라이보2'가 제22회 상주 곶감 마라톤 대회에 참가해 이런 기록을 남겼다고 밝혔다. 상주 곶감 마라톤은 14㎞ 지점과 28㎞ 지점에 고도 50m 수준의 언덕이 2회 반복되는 코스다. 아마추어 마라토너에게도 난도가 높은 것으로 알려져 보행 로봇에게는 도전적인 과제였다.

카이스트 연구팀은 황보 교수가 자체 개발한 '라이심' 시뮬레이션 환경에서 경사, 계단, 빙판길 등 다양한 환경을 구축해 안정적인 보행이 가능하도록 강화학습 알고리즘을 통해 보행 제어기를 개발했다.

특히 힘 투명성이 높은 관절 메커니즘을 통해 내리막길에서 에너지를 높은 효율로 충전해 급격한 언덕을 오르는 데 사용한 에너지를 일부 흡수할 수 있도록 했다.

보행 로봇은 보행 특성상 지면 접촉 시 충격이 발생해 주기적인 진동에도 시스템이 견딜 수 있어야 한다. 라이보는 실험실 내 짧은 거리 실험에서는 높은 효율을 기록했으나 실제 마라톤에서 사람들 사이를 안전하게 4시간 이상 달리기는 어려웠다.

연구팀은 기구 설계, 전장 설계, 소프트웨어, AI(인공지능)까지 모든 영역을 라이온로보틱스와 자체 공동 개발한 덕분에 복합적으로 문제를 해결할 수 있었다. 그동안 보행 효율 향상 연구는 외부 부품이나 소프트웨어를 사용한 부분을 변경할 수 없어 일부 부분만 제한적으로 개선해왔다.

연구팀은 라이보1에 이어 라이보2를 새롭게 개발하면서 모든 영역을 최적화했다. 특히 모터 드라이버 회로를 내재화하며 구동기 손실을 최소화하고 제어 대역폭을 높여 보행 효율과 안정성을 크게 향상했다.

이충인 공동 제1 저자는 "마라톤 프로젝트를 통해 도심 환경에서 라이보2가 안정적으로 배달, 순찰 등의 서비스를 수행할 수 있는 보행 성능을 갖췄다는 것을 보였다"라며 "후속 연구로는 라이보의 자율주행 기능을 추가하며 산악, 재난환경에서도 세계 최고 보행 성능을 달성하기 위해 노력할 것"이라고 말했다.

한편 라이보2'는 지난 9월 금산인삼축제 마라톤대회에서 첫 풀코스 도전에 나섰으나 당시 37㎞ 지점에서 배터리 방전으로 완주에 실패했다. 연구팀은 실패 이유를 로봇이 다른 주자들과 어울려 달리다 보니 일정한 속도를 유지하지 못하고 잦은 가감속으로 실험실 예상보다 배터리가 일찍 소진된 것으로 파악했다. 이후 연구팀은 배터리 용량을 33% 늘리고 내부 구조 개선 등 라이보2를 보완해 직선 구간 기준 최대 67㎞ 주행이 가능하도록 했다.

이정현 기자 goronie@mt.co.kr

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