KAIST 개발 4족 보행로봇, 세계 최초로 마라톤 풀코스 완주

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 개발한 4족 보행로봇이 세계 최초로 마라톤 풀코스 완주에 성공했다.

KAIST는 황보제민 기계공학과 교수 연구팀이 개발한 ‘라이보2’ 로봇이 17일 경북 상주에서 열린 ‘제22회 상주 곶감 마라톤 대회’ 풀코스(42.195㎞)에 참가, 4시간 19분 52초의 기록으로 완주했다고 밝혔다.

상주 곶감 마라톤은 14㎞ 지점과 28㎞지점에 고도 50m 수준의 언덕이 2회 반복되는 코스가 포함돼 아마추어 마라토너들에게도 난이도가 높은 것으로 알려졌다. 마라톤 풀코스 완주에 처음 도전하는 보행 로봇으로서는 예상치 못한 손실이 발생할 수 있는 도전적인 코스였지만 완주에 장애가 되지 않았다.

연구팀은 황보 교수가 자체 개발한 ‘라이심(Raisim)’ 시뮬레이션 환경에 경사, 계단, 빙판길 등 다양한 환경을 구축했다. 이를 기반으로 안정적인 보행이 가능하도록 강화학습 알고리즘을 개선하고 보행 제어기를 개발했다.



특히 힘 투명성(외부에서 받은 힘을 시스템이 얼마나 자연스럽게 전달·반응하는지에 대한 개념)이 높은 관절 구조를 통해 내리막길에서 에너지를 높은 효율로 충전해 급격한 언덕을 오르는 데 사용한 에너지를 일부 흡수하도록 했다.



보행 로봇은 지면 접촉 시 발생하는 충격과 같이 주기적인 진동에 견딜 수 있어야 해 개발 난이도가 높다. 연구팀은 황보 교수 연구실에서 창업한 ‘라이온로보틱스’의 제조 기술을 적용해 로봇의 안정성을 높였다. 기존 보행 효율 향상 연구들은 외부 부품이나 소프트웨어를 사용한 부분을 변경할 수 없어 개선 효과가 제한적이었지만 황보 교수 연구진은 기구·전장 설계, 소프트웨어, 인공지능(AI)까지 모든 영역을 자체 개발해 효율 향상에 성공했다.

이충인 공동 제1 저자(박사과정)는 “마라톤 프로젝트를 통해 도심 환경에서 라이보2가 안정적으로 배달, 순찰 등의 서비스를 수행할 수 있는 보행 성능을 갖췄음을 확인했다”며 “후속 연구로 라이보의 자율주행 기능을 추가하면서 산악, 재난 환경에서도 세계 최고 보행 성능을 달성하기 위해 노력할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터와 라이온로보틱스의 지원을 받았다.