사족보행 로봇도 사다리 탄다…ETH 취리히, 강화학습으로 232배 빠르게 등반

보스턴 다이내믹스의 스팟 같은 4족 보행 로봇은 계단을 오르내리고 험지를 누비는 데 익숙하지만, 공장이나 산업 현장 곳곳에 설치된 사다리 앞에서는 번번이 멈춰 서야 했습니다.

스위스 취리히 연방공과대학교(ETH Zurich) 연구진이 자회사 ANYbotics의 4족 보행 로봇 ANYmal을 활용해 가파른 산업용 사다리를 빠르고 안정적으로 오르는 기술을 선보였습니다.

특수 걸쇠와 강화학습으로 헛디뎌도 즉시 복구

지금까지 사다리 오르기 연구는 주로 2족 보행 휴머노이드 로봇과 전용 사다리에 의존해 왔습니다. 하지만 움직임이 지나치게 느려 실제 산업 환경에 투입하기에는 무리가 있었습니다.

연구팀은 구조와 제어 방식을 완전히 바꿨습니다. ANYmal의 발끝에 사다리 발판을 단단히 걸 수 있는 특수 엔드 이펙터를 장착했습니다.

핵심 경쟁력은 강화학습 알고리즘입니다. 다양한 규격의 사다리 형태와 기울기에 로봇이 유연하게 적응하도록 제어기를 훈련시켰습니다.

발판을 헛디디거나 발을 내딛는 타이밍을 놓쳐도 실시간으로 오류를 감지해 즉시 자세를 바로잡고 다음 발판을 다시 잡습니다.

실험 결과 70도에서 90도에 이르는 수직에 가까운 사다리 각도에서 90%의 성공률을 기록했습니다.

오르는 속도 역시 기존 최고 수준의 시스템보다 무려 232배 빨라졌습니다.

왜 중요한가

화학 공장, 해상 플랜트, 발전소 등 위험 시설을 관리하는 현장 담당자에게 사다리 극복은 매우 중요한 과제입니다.

지금까지 4족 로봇은 평면 점검에 머물렀고, 높은 구조물에 올라가려면 사람이 직접 사다리를 타야 해 추락 사고 위험이 상존했습니다. 사다리 등반이 가능해지면 시설 개조 없이도 완전한 입체 점검이 가능해집니다.

접근 방식도 매우 실용적입니다. 업계가 화려한 휴머노이드에 집중할 때, 4족 로봇의 안정성과 걸쇠형 하드웨어, 강화학습 제어를 결합해 속도를 232배나 끌어올렸다는 점은 현명한 선택으로 보입니다.

다만 실제 현장 도입까지는 보완점이 남아 있습니다. 기름때나 부식이 심한 실제 산업용 사다리에서 90%의 성공률은 10%의 추락 위험을 뜻합니다. 고소 작업 중 추락하면 기체 파손은 물론 하부 인명 피해로 이어질 수 있는 만큼, 물리적 추락 방지 장치와의 결합이 필수적인 과제가 될 것입니다.