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Nikkei X-TECH_2020.11.27

4족 보행 로봇 '스팟(Spot)'은 자율 활보가 가능할까?
천재 학생이 프로그램 중, 3차원 지도를 작성해 자율주행

미국 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)가 개발한 4족 보행 로봇 ‘스팟(Spot)’은 일상생활에서 얼마나 사용할 수 있을까?

일상생활에서 이용할 수 있는 로봇 기술을 경쟁하는 로보컵 세계대회 ‘앳홈리그(@Home League)’에서 우승을 차지한 다마가와대학 공학부 오카다(岡田) 교수의 협력을 얻어, 현재 연구실에서 검증을 진행하고 있다. 우선 목표는 자동운전 OS ‘Autoware’를 사용한 스팟의 자율주행이다.

-- 스팟을 대학 캠퍼스에서 자율주행시키고 싶다 --
프로그램을 담당하는 것은 다마가와대학 4학년인 사카마키(坂巻) 씨다. 사카마키 씨는 초등학교 5학년 때 로봇 개발을 시작, 고등학교 시절에는 로보컵 주니어에서 우승했다. 대학 1학년 때부터 오카다연구실에서 로보컵 앳홈리그를 위한 로봇을 개발하고 있다. 이른바 로봇 엘리트다. 최근에는 졸업 논문 집필을 위해, 도요타자동차가 개발한 생활 지원 로봇 ‘HSR’을 사용해, 가정 내에서 파지할 물체를 심층학습으로 인식하는 연구를 진행하고 있다.

20년 11월 4일, 오카다연구실에 스팟이 찾아 왔다. 스팟은 컨트롤러의 터치 패널과 조이스틱을 사용해 ‘보행’ ‘크롤’ 계단’ 등 자유자재로 움직일 수가 있다. 계단도 부드럽게 오르내린다. 발로 차도 밸런스를 유지한다. 평소 사용하고 있는 HSR과 비교하면, 물체를 파지하는 팔과 핸드는 없지만 보행에 적합한 4개의 다리가 있다. 사카마키 씨는 가장 먼저 “캠퍼스 안을 활보하도록 만들고 싶다”는 생각을 했다.

도쿄도 마치다시에 위치한 다마가와대학. 넓은 캠퍼스 안에는 기복이 심한 곳이나 큰 턱이 있는 곳도 있다. 그런 곳을 자율주행으로 주행시키고 싶다는 생각을 한 것이다.

-- 3차원 지도를 작성해 자율주행으로 --
넓은 캠퍼스 안을 스팟이 자율주행으로 주행하기 위해서는 우선 캠퍼스의 3차원 지도를 만들어야 한다. 그래서 미국 벨로다인 라이다(Velodyne LiDAR)의 3차원 레이저 레이더(LiDAR) ‘VLP-16’을 스팟의 등에 탑재했다. 스팟에 표준 탑재하는 심도 카메라의 유효 범위는 4m지만, LiDAR 센서를 탑재함으로써 최대 100m 앞의 지도를 제작할 수 있다고 한다.

사카마키 씨는 평소 로봇용 오픈소스 미들웨어 ‘ROS’를 사용해 HSR을 개발하고 있다. 스팟도 마찬가지로 ROS를 사용해 개발하고 있다. 그러나 기존 스팟의 ROS 라이브러리가 통상의 ROS 룰을 기준으로 하고 있지 않아 보정할 필요가 있는 등 생각지도 않는 벽에도 부딪혔다.

시행착오를 거치면서도 지금까지 오카다 교수 연구실이 위치한 건물 내의 지도 작성을 완료했다. 또한 스팟이 자신의 위치를 추정하면서 목적지까지의 최단 경로를 자동 작성하며 주행할 수 있도록 했다.

앞으로는 캠퍼스 안에서 스팟이 3차원 지도를 작성해 자기 위치를 추정하는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)에 착수한다. 3차원 지도가 완성되면, 기복이나 계단을 인식해 점프하며 이동하는 등의 동작도 가능해진다. 자율주행은 스타트업 기업 티어포(Tier IV)가 개발한 자동운전 OS ‘Autoware’를 사용해 실현할 계획이다.

‘바퀴로 주행하는 로봇은 턱이나 기복이 있는 옥외에서 주행하는 것이 쉽지 않다. 2족 보행 로봇은 걷는 것만도 힘들다. 그 점에서는 4족 보행 로봇인 스팟은 밖에서도 쉽게 걸을 수 있다. 벨로다인 라이더와 스팟의 조합이라면, 옥외에서 자율주행할 수 있을 것이다”(오카다 교수).

과연 스팟의 자율주행은 성공할 것인가? 닛케이 크로스테크에서는 진척이 있는 대로 리포트할 계획이다.

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