국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 연구 논문 게재
MIT 연구팀이 실제 곤충만큼 빠르고 민첩하게 날아다니는 초소형 비행 슬롯 가입 쿠폰을 개발했다. 지진, 화재 등 재난 현장에서 잔해 사이를 비집고 들어가 생존자를 찾는 데 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.
MIT 뉴스에 따르면, MIT 연구팀은 초소형 슬롯 가입 쿠폰에 인공지능(AI) 기반 비행 제어 기술을 접목해 기존보다 훨씬 빠르고 과감한 비행을 구현했다. 새로운 제어 시스템을 탑재한 이 소형 슬롯 가입 쿠폰의 비행 속도는 기존 기술 대비 약 450%, 가속도는 250% 향상됐다. 11초 동안 공중제비를 10번이나 돌 정도로 기동성이 좋아졌다.
이 비행 로봇은 2단계 AI 제어 방식을 채택하고 있다. 첫 단계에서는 ‘모델 예측 제어기’라는 장치가 로봇의 움직임을 정밀하게 계산해 고난도 공중 동작 계획을 수립한다. 이에 따라 연속 회전이나 급격한 자세 변경 등 고난도 동작이 가능해졌다.
두 번째 단계에서는 고성능 제어기를 ‘교사’로 삼아 딥러닝을 기반으로 AI를 훈련시켰다. 이렇게 학습한 AI는 로봇의 위치를 실시간으로 파악하고, 최적의 추진력과 회전력을 계산해 고속 비행을 가능하게 한다.
케빈 천((Kevin Chen) MIT 교수는 “초소형 로봇이 곤충 수준의 속도와 기동성에 도달할 수 있다는 걸 보여줬다”며 “좁고 위험한 곳에서 곤충처럼 날며 탐색할 수 있는 로봇 기술의 첫걸음”이라고 말했다.
연구팀은 앞으로 이 슬롯 가입 쿠폰에 카메라와 센서를 달아 실외에서 스스로 날 수 있게 하고, 슬롯 가입 쿠폰끼리 부딪히지 않게 하거나 함께 협력 비행하는 기술로 발전시킬 계획이다. 구조 작업, 탐사, 감시 등 다양한 분야에서 실제로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
MIT 연구팀 관계자는 "이번 연구가 초소형 로봇 비행 제어 분야에서 새로운 기준을 세웠다”며 생체모방 로봇 연구의 중요한 전환점이 될 것으로 내다봤다.
이번 연구는 미국 국립과학재단(NSF)과 해군연구청(ONR) 등의 지원을 받아 이뤄졌으며, 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 연구 논문이 실렸다. (논문 제목:Aerobatic maneuvers in insect-scale flapping-wing aerial robots via deep-learned robust tube model predictive control)
백승일 기자 robot3@irobotnews.com