이탈리아 연구진, 제트 엔진을 단 휴머노이드 로봇 공개
로봇이 통제된 연구실 환경을 벗어나 복잡하고 혼란스러운 실제 건축 인프라 속으로 점점 더 많이 들어가면서, A 지점에서 B 지점으로 이동하는 일, 예를 들어 계단을 오르는 일이 심각한 과제가 되었습니다.
이에 대응해 로봇공학자들은 여러 해결책을 내놓았습니다. 장애물을 헬리콥터처럼 넘을 수 있도록 로터를 다는 방법이나, Boston Dynamics의 경우처럼 최고의 체조 선수들도 부러워할 만한 뒤공중돌기를 구현하는 방법이 있습니다.
그리고 이탈리아 기술연구소(IIT)의 인공지능 및 기계지능 연구실 책임자 다니엘레 푸치는 대담한 시도를 했습니다. 리처드 브라우닝이 개발한 것과 같은 완전한 기능의 제트 추진 배낭을 합성 휴머노이드 iRonCub의 등에 달아, 결국 하늘로 날아오르기를 기대하고 있습니다.
iRonCub은 네 개의 제트 엔진을 달고 아이언맨처럼 날 수 있는 로봇 학생처럼 보입니다. 적어도 그러기를 기대할 수는 있습니다. 토니 스타크는 쉽게 날지만, 실제로는 복잡하고 때로는 불이 붙고 살짝 폭발 위험도 있는 문제이며, 특히 이런 일을 위해 설계되지 않은 휴머노이드 로봇에게는 더욱 그렇습니다.
이탈리아 연구소의 과학자들은 iCub 휴머노이드 로봇에 공중 휴머노이드 로봇공학을 구현하기 위해 여러 방향으로 연구하고 있습니다. 비행 제어를 연구하고, 제트 터빈 실험을 하며, 공기역학 모델링을 위해 전산 유체역학을 활용하고 있습니다.
사람들은 영화 «어벤져스: 에이지 오브 울트론»을 처음 보고 공중 휴머노이드 로봇을 만드는 것의 위험성을 깨달았다고 생각할 수도 있습니다. 하지만 푸치 팀은 이런 시스템이 언젠가 전 세계에서 매년 약 9만 명의 목숨을 앗아가는 약 300건의 자연재해에 가장 먼저 대응할 수 있다고 보고 있습니다.
재해를 개별적으로 분석하면 그 균형은 더욱 놀라울 수 있습니다. 2004년 인도양 지진과 쓰나미로 14개국에서 약 23만 명이 목숨을 잃었고, 14만 명이 부상했으며, 그 결과 174만 명이 대피해 집을 떠나야 했습니다.
우리는 재난 대응용 로봇을 많이 보아 왔습니다. 일부는 휴머노이드이고 일부는 아닙니다. 이들은 십여 년 넘게 연구실에서 나왔으며, 성공의 정도는 제각각이었습니다.
재난 대응에 있어 휴머노이드 로봇은 더 특이한 구조나 전통적인 드론보다 유리합니다. 사람이 사용하도록 이미 만들어진 세상에서 더 쉽게 움직일 수 있기 때문입니다.
하지만 재난이 발생하면 사람 중심으로 설계된 대부분의 인프라가 손상되거나 통과할 수 없게 될 수 있으며, 이는 휴머노이드 로봇의 많은 초기 장점을 무력화합니다. 그러나 휴머노이드 설계와 비행 능력을 결합함으로써 푸치 팀은 두 기술의 장점을 모두 활용할 수 있습니다.
2019년 IIT 연구팀은 이렇게 밝혔습니다. «Aerial Humanoid Robotics는 공중 조작과 휴머노이드 로봇공학을 결합합니다. 이를 통해 공중 휴머노이드 로봇은 공중 조작기로 지상 이동의 한계를 극복하고, 비행 시 휴머노이드 로봇의 이동 능력을 확장합니다. 공중 휴머노이드 로봇은 걷고, 날고, 물체를 조작하고 운반할 수 있어, 탑재물 운송과 물체 조작을 위한 에너지 효율적인 해법을 제공합니다».
“공중 휴머노이드 로봇공학은 공중 이동 제어를 더 신뢰할 수 있고 에너지 효율적인 수준으로 끌어올립니다. 실제로 공중 조작은 주로 로봇 팔을 단 쿼드콥터로 시연되어 왔습니다. 이런 로봇은 주변 환경과의 접촉력으로 이동할 수 없으며, 바람이 부는 환경에서 물체를 조작하면서 비행하는 데 자주 어려움을 겪고, 작업 수행을 위해 정밀한 위치 제어가 필요합니다. 따라서 날아다니는 휴머노이드 로봇의 추가 팔은 로봇과 주변 환경 사이의 접촉점을 만들어 로봇의 위치 제어를 더 단순하고 신뢰할 수 있게 만들 수 있습니다”
IEEE Spectrum과의 인터뷰에서 푸치는 이렇게 말했습니다. «저는 공중 휴머노이드 로봇공학이 사람이 착용하는 비행 외골격의 시험대로 쓰일 수 있다고 진심으로 믿습니다. 리처드 브라우닝의 최근 성공 사례는 이런 미래형 동력 외골격의 기술적 실현 가능성을 보여줍니다. 하지만 아직 가야 할 길이 멀고, 우리는 날아다니는 휴머노이드 로봇을 사용해 그 여정을 앞당기고 사람을 대상으로 한 수많은 시험을 피할 수 있습니다».
그의 말에 따르면 공중 휴머노이드 로봇 연구에는 과학적 이점도 있습니다. 그는 비행 휴머노이드 로봇을 제어하면 여러 이론적·실용적 문제가 생긴다고 봅니다. 예를 들어 조작, 접촉 이동, 비행을 아우르는 통합 제어 구조는 아직 없으며, 접촉 이동 중 보조(제트) 작동의 역할도 명확하지 않습니다.
첫 번째 질문들은 이렇습니다. «어떤 보행 속도에서 보조 작동을 켜는 것이 에너지 측면에서 더 효율적인가?», «비행에서 보행으로 매끄럽게 전환하려면 착지 충격을 어떻게 처리할 것인가?».
