로봇, 기네스 세계 기록 달성… 24시간 동안 도미노 10만 개 배치
새로운 로봇 도미네이터(Domino Robot, Dominator)가 24시간을 조금 넘는 시간 동안 100,000개의 도미노를 배치하며 기네스 세계기록을 세웠습니다. 도미네이터는 유튜버이자 전직 NASA 엔지니어인 마크 로버가 만들었습니다. 이 로봇은 힘들고 오랜 작업의 결과물입니다. 독특한 로봇을 만드는 과정에서 로버는 스탠퍼드 대학교 신입생 두 명과 프로그래머 엔지니어의 도움을 받았습니다.
프로젝트 개요
팀은 14,000줄이 넘는 코드를 프로그래밍하고, 전방향 바퀴와 3D 프린터로 출력한 깔때기 등의 부품을 로봇에 장착했습니다. 그 결과 “정말 빠르게 도미노 한 무더기를 쌓는 한 가지 일에만 매우 뛰어난 친근한 로봇”이 탄생했습니다.
전문 도미노 마스터 릴리 헤베시와 달리, 도미네이터는 한 번에 300개의 타일을 쌓는 능력을 활용해 사람보다 약 10배 빠르게 작업했습니다. 로봇이 9,000개가 넘는 도미노를 쌓는 데 약 두 시간이 걸렸습니다.
도미네이터가 프로젝트의 얼굴이지만, 효율의 대부분은 Kuka 로봇 팔과 거의 5km에 달하는 Hot Wheels 트랙으로 이루어진 별도의 분류 시스템에서 나옵니다. 일련의 컨베이어 벨트가 도미노를 색상별로 옮기고, 팔이 이를 해당 슈트에 넣습니다. 도미네이터가 보충 스테이션에 도착하면 하단 플랫폼이 밀려나 필요한 도미노를 3D 프린터로 출력한 깔때기에 즉시 채워 넣으며, 한 번에 300개를 바로 배치할 수 있게 합니다. 이렇게 해서 대기 시간이 최소화됩니다.
프로젝트의 마지막 성과: 숙련된 도미노 건축가 일곱 명이 Super Mario Bros.를 닮은 벽화를 만드는 데 약 일주일이 걸리는 반면, 도미네이터는 하루를 조금 넘겨 완성했습니다.
프로젝트의 기원
이 모든 프로젝트는 2019년 5월에 시작되었습니다. 한 강연 후 마크 로버는 늘 하고 싶었지만 해내지 못한 일이 무엇이냐는 질문을 받았습니다. 그는 체육관에 밤새 도미노 수톤을 쌓는 로봇에 대한 구상이 있었지만, 여러 프로토타입을 만들어 봤으나 실패했다고 답했습니다.
그때 로봇공학, 엔지니어링, 과학에 열정을 가진 알렉스 바우컴이 로버에게 이메일을 보내 이런 프로젝트를 도울 수 있다고 말했습니다. 스탠퍼드 대학교 학생 두 명도 프로젝트에 관심을 보였고, 이렇게 팀이 시작되었습니다.
첫 번째 “브레인스토밍” 이후 연구진은 몇 가지 명확한 문제에 직면했습니다. 규모와 위치 파악입니다. 처음에 마크는 최소 100,000개의 도미노를 배치하고자 했습니다. 초기 프로토타입에서 로봇은 모든 도미노를 싣고 한 번에 하나씩 놓았습니다. 계산해 보면 100,000개의 도미노는 약 850kg이며, 하나씩 쉬지 않고 놓으면 3.5일이 걸릴 수 있습니다. 또한 로봇은 도미노가 서로 넘어뜨릴 만큼 가깝게 놓아야 했지만, 이미 놓인 도미노를 쓰러뜨릴 만큼 가까워서는 안 되었습니다.
따라서 로봇은 자신의 위치를 매우 정확히 알아야 했습니다. 정밀한 주행 제어도 또 다른 중대한 과제였습니다. 장시간의 시험과 여러 프로토타입을 거친 끝에 로봇의 모든 부품이 제자리를 찾았습니다. 이제 남은 것은 시험 규모를 키우고 무엇이 고장 날 수 있는지 알아내는 일뿐이었습니다.
최종 버전의 로봇은 창고를 이동할 때 센서 덕분에 위치 파악이 더 나아졌으며, 먼 거리를 주행할 때 각도 추적이 크게 향상되었습니다. 엔지니어들은 통신 문제가 생길 경우 로봇이 도미노 쪽으로 돌진하지 않도록 모터를 자동으로 끄는 등 “안전” 기능을 추가했습니다.
신뢰성 문제를 모두 해결한 후 로봇은 임무를 훌륭히 수행해 단 24시간의 작업 동안 100,000개가 넘는 도미노를 배치했습니다.
도미네이터의 구성
도미네이터의 하드웨어는 여러 부품으로 이루어져 있습니다. 주 차체는 강철 받침판이 올려진 프레임으로 만들어졌으며, 그 위에 구동 시스템이 장착되어 있습니다. 로봇 앞부분에는 격자 안에 300개의 도미노를 담을 수 있는 큰 트레이가 있습니다. 3D 프린터로 출력한 깔때기는 도미노가 격자에 더 쉽게 놓이도록 돕습니다.
로봇 뒷부분에는 작은 평형추가 있어, 뒷바퀴가 미끄러지지 않도록 지면과 충분히 접지되게 합니다. 기기 자체는 세 개의 전방향 바퀴로 움직입니다. 이 바퀴들을 특수하게 제어하여 로봇이 어느 방향으로든 자유롭게 이동할 수 있으며, 이는 다음 부분을 설치하기 위해 도미노를 정확히 정렬하는 데 결정적입니다.
초정밀하면서도 상당히 강력한 ClearPath 모터가 1:4 벨트 구동을 통해 바퀴에 연결되어, 90kg인 로봇을 움직일 충분한 토크를 바퀴에 전달합니다. 모든 모터는 한 쌍의 리튬폴리머 배터리로 전원을 공급받습니다.
전자 장치에 관해서는, 로봇의 주요 “두뇌”는 Raspberry Pi 4에서 작동하며, 모든 상위 수준의 통신, 무거운 연산, 의사결정을 담당합니다. 이것은 USB 허브를 통해 아래를 향한 두 개의 카메라, 내장 Marvelmind GPS 센서, ClearCore 모터 컨트롤러에 연결됩니다.
위에서 설명한 내용은 로봇의 주요 하드웨어 구성 요소에 관한 것입니다. 도미네이터의 소프트웨어는 처음부터 개발되어 세 대의 서로 다른 컴퓨터에 나뉘어 실행되었습니다. 로봇이 따라가야 할 경로를 생성하는 방법이 핵심 구성 요소 중 하나였습니다. 엔지니어들은 또한 로봇을 위한 맞춤형 제어 시스템을 개발했습니다.
