휴머노이드 로봇 둘이 탁구 복식 경기 펼치는 '핑퐁듀오' 공개

지금까지 공개된 휴머노이드 로봇의 탁구 시연은 대부분 로봇 한 대가 사람이나 서브 기계를 상대로 랠리를 이어가는 방식이었습니다. 하지만 복식 경기로 넘어가면 난이도는 차원이 달라집니다.

탁구 복식은 두 선수가 반드시 번갈아 공을 쳐야 합니다. 자기가 친 직후 좁은 탁구대 뒤에서 잽싸게 자리를 비켜줘야 파트너가 다음 공을 칠 수 있고, 그 와중에 서로 부딪히지 않아야 합니다.

홍콩대학교, 상하이혁신연구원, 아콘 로보틱스, 엔비디아 연구진은 로봇 협업 제어 프레임워크인 '핑퐁듀오(PingpongDuo)'를 발표했습니다. 연구팀은 유니트리 G1 휴머노이드 로봇 두 대를 한 팀으로 묶어 실제 환경에서 10회 이상의 연속 복식 랠리를 성공시켰습니다.

초속 2.23미터로 질주하며 자리 비켜주기

탁구대 한쪽이라는 협소한 공간에서 빠른 공을 받아치는 동시에 충돌을 피하는 일은 고도의 협동 능력을 요구합니다.

핑퐁듀오는 계층형 제어 구조를 적용했습니다. 팀 단위 플래너가 두 로봇의 이동 목표 지점을 정하고, 위험 예측기가 손과 발, 몸통의 충돌 가능성을 계산합니다. 충돌 위험이 감지되면 안전 필터가 이동 동선을 수정하되, 당장 공을 쳐야 하는 로봇의 타격을 최우선으로 보장합니다.

개별 로봇 제어에서는 스텝 동작과 라켓 스윙을 독립된 인공지능 정책으로 분리했습니다. 인간의 탁구 복식 경기 영상을 학습해 이동 거리에 따른 약 200개의 스텝 시퀀스를 구축했습니다.

실제 테스트에서 유니트리 G1 로봇은 2.15미터의 자리 비키기 및 복귀 동작을 2.4초 만에 끝마쳤으며, 이때 최고 속도는 초속 2.23미터에 달했습니다. 자리 이동 오차는 약 2센티미터에 불과했습니다. 시뮬레이션 환경에서는 기존 최고 수준 베이스라인 대비 타구 성공률이 13.2% 향상되었습니다.

물론 한계도 명확합니다. 현재 시스템은 경기장 주변에 설치된 외부 모션캡처 카메라에 의존해 공과 로봇 위치를 파악하며, 탁구공의 회전은 계산에 넣지 못합니다. 연구진은 향후 로봇 자체 탑재 카메라를 활용한 온보드 인지와 회전 예측 기능을 연구할 계획입니다.

왜 중요한가

우리는 이번 연구가 로봇의 스포츠 실력을 뽐내는 데 그치지 않고, 다중 로봇의 초고속 물리적 협동이라는 난제를 풀어냈다는 점에서 중요하다고 봅니다.

기존의 휴머노이드 연구는 단일 로봇의 보행이나 물건 조작에 집중되어 있었습니다. 좁은 공간에 두 대 이상의 로봇을 투입하면 서로 간섭을 피하느라 멈춰 서거나 속도를 크게 줄여야 했습니다.

탁구 복식처럼 찰나의 순간에 위치를 바꾸고 라켓을 휘둘러야 하는 극한 환경에서 로봇 간 협업을 실시간으로 성공시켰다는 점은 기술적으로 큰 의미를 지닙니다.

이러한 협업 알고리즘은 좁은 물류 창고나 제조 공장, 재난 구조 현장에서 여러 로봇이 엉키지 않고 작업 효율을 극대화하는 데 바로 응용될 수 있습니다. 외부 장비 의존성이라는 숙제는 남았지만, 로봇들이 팀플레이를 배우는 중요한 출발선이 마련되었습니다.