두 발을 가진 휴머노이드 로봇 개발 중인 엔지니어들

현재 엔지니어들은 두 발을 가진 휴머노이드 로봇을 개발 중이며, 이 로봇은 균형을 유지하면서도 물체를 밀거나 推할 수 있다. MIT와 일리노이 대학교 어반나 샴페인 캠퍼스의 팀은 원격 조작 로봇에서 균형을 제어하는 방법을 성공적으로 발견했다. 이것은 어려운 환경에서 휴머노이드가 높은 충격을 가하는 작업을 완수하는 데 중요한 역할을 할 것이다.

팀이 개발한 로봇은 “가공된 몸통과 두 개의 다리”로 구성되어 있다. 인간은 벙어리 착용하여 로봇을 원격으로 제어할 수 있으며, 벙어리는 인간의 동작과 지면 반력에 대한 정보를 전송한다.

인간 운영자는 로봇의 이동을 제어할 수 있으며, 벙어리는 인간이 로봇의 동작을 느낄 수 있도록 해준다. 예를 들어, 로봇이 넘어지거나 균형을 잃으면 인간은 벙어리에 당겨지는 것을 느낄 수 있으며, 이를 통해 로봇을 조정하여 안정화시킬 수 있다.

실험과 테스트에서 인간은 로봇의 균형을 성공적으로 유지할 수 있었으며, 로봇은 인간과 함께 점프하고 원地에서 걸을 수 있었다.

MIT의 조아오 라모스 박사 후 연구원은 새로운 접근 방식을 개발했다.

“중량을 가진 배낭을 착용하고 달리기와 같은 것인데, 배낭의 동작을 느끼고 적절하게 보상할 수 있다”고 그는 말했다. “이제 무거운 문을 열고 싶다면, 인간은 로봇에게 문을 밀어 열도록 명령할 수 있으며, 균형을 잃지 않는다.”

라모스는 현재 일리노이 대학교 어반나 샴페인 캠퍼스의 조교수이며, 이 연구는 Science Robotics에 발표되었다. MIT의 기계공학부 부교수인 상배 김은 이 연구의 공동 저자이다.

이 연구는 또한 Hon Hai Precision Industry Co, Ltd.와 Naver Labs Corporation의 지원을 받았다.

이전 연구

김과 라모스는 이전에 두 발을 가진 로봇 HERMES (Highly Efficient Robotic Mechanisms and Electromechanical System)를 개발했으며, 원격 조작을 통해 운영자가 로봇을 모방하도록 하는 방법을 개발했다. 연구자들은 이 방법이 인간적인 장점이 있다고 말했다.

“인간이 즉시 학습하고 적응할 수 있기 때문에, 로봇은 이전에 연습하지 않은 동작을 수행할 수 있다”고 라모스는 말했다.

HERMES는 커피를 컵에 따르거나, 도끼로 나무를 자르거나, 소화기를 사용하여 불을 끄는 등의 동작을 수행할 수 있었다. 이러한 동작은 로봇의 상체를 사용해야 하며, 알고리즘은 로봇의肢体 위치를 운영자의 위치와 일치시킨다. HERMES가 높은 충격을 가하는 동작을 수행할 수 있었던 이유는 그것이 고정되어 있었기 때문이며, इसस로 균형을 유지하기가 훨씬 더 쉽다. 단계를 밟는 것은 로봇이 넘어질 가능성이 크다.

“우리는 높은 힘을 생성하거나 무거운 물체를 이동시키기 위해, 단순히 동작을 복사하는 것이 충분하지 않다는 것을 깨달았다. 로봇이 쉽게 넘어질 것이기 때문이다. 우리는 운영자의 동적 균형을 복사해야 했다”고 김은 말했다.

리틀 헤르메스

팀은 리틀 HERMES를 개발했으며, 이는 원래 HERMES의 소형 버전이다. 로봇은 평균 성인의 약 3분의 1 크기이다. 이는 하체와 균형을 테스트하기 위해 개발되었으며, 특정 동작을 수행하기 위해 개발되었다.

리틀 HERMES는 원격 조작을 사용하며, 운영자는 로봇을 제어하기 위해 벙어리를 착용한다.

인간의 동작을 모방하는 것은 한 가지였지만, 균형을 모방하는 것은 더 어렵다. 팀은 균형이 두 가지 주요 측면, 즉 중심과 압력의 중심을 가지고 있다고 판단했다.

라모스는 인간의 균형이 중심과 압력의 중심의 관계에 의해 결정된다고 발견했다.

데이터를 축소하고 여러 모델을 개발한 후, 팀은 테스트를 시작했다. 결국 리틀 HERMES에 사용할 수 있는 모델을 발견했다.

리틀 HERMES는 벙어리를 통해 제어할 수 있었으며, 라모스는 로봇의 동작을 느낄 수 있었다. 하나의 테스트에서는 리틀 HERMES가 망치로 맞았으며, 라모스는 벙어리가 로봇이 움직인 방향으로 흔들리는 것을 느꼈다. 라모스가 움직임을 저항하면 로봇은 따랐으며, 이를 통해 균형을 유지하고 넘어지지 않았다.

김과 라모스는 풀바디 휴머노이드를 개발하는 데 계속해서 노력할 계획이다. 그들은 언젠가 로봇이 재난 지역에서 구조 임무를 지원하는 데 도움이 될 수 있기를 바란다.

“이제 우리는 균형을 유지하면서 무거운 문을 열거나 무거운 물체를 들어 올리거나 던질 수 있다”고 김은 말했다.