23일 여수 소노캄 그랜드볼룸에서 개막한 '2021 제36회 제어로봇시스템학술대회(ICROS)'에서는 개회식 및 첫 초청강연 후 젊은 공학자들의 우수신진연구자 세션1, 세션2와 우수신진연구자상 시상식이 진행되었다. 주요 발표 내용을 소개한다.
▣ 우수신진연구자 세션 1
◇ 권철현 교수(울산과학기술원)
▲ 울산과학기술원 권철현 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 제어 이론 기반의 고신뢰 사이버 물리 시스템 개발과 적용
사이버 물리 시스템(Cyber Physical System:CPS) 사이버 요소인 컴퓨터 프로그램 및 S/W 알고리즘과 물리적 거동을 관장하는 센서 및 엑추에이터가 네트워크 환경을 통해 상호작용하는 통합시스템을 일컫는다.
CPS는 기존의 임베디드 시스템이 고도화되어 작은 스케일의 자동화 시스템부터 대규모 스케일의 사회 기반 시설까지 다양한 분야에 적용되고 있으며, 내부 요소들 간의 복잡한 상호작용은 여러 가지 기술적 난제들을 동반하고 있다. 특히, 센서와 엑추에이터의 고장 외에도 S/W에서 발생할 수 있는 프로그램적인 오류가 물리적 거동과 연루된 오작동을 초래하기 때문에 기존의 사이버 시스템과 비교하여 치명적인 사고로 이어질 수 있다. 이날 발표에서는CPS의 사이버 취약성 및 물리적 오작동을 현대 제어이론에 기반하여 분석하고 대응하는 방법에 대해 소개했다.
◇ 김연수 교수 (광운대학교)
▲ 광운대학교 김연수 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 비선형 최적해 민감도를 활용한 모델예측제어 및 제한 조건 고려 가능 강화학습
시스템 최적 운전에 있어, 비선형 최적화 문제를 실시간으로 풀어 입력을 결정하는 모델예측제어 기법과 강화학습을 통하여 최적 제어 정책을 학습하는 기법 등을 활용할 수 있다. 이날 발표에서는 비선형 민감도 개념을 활용하여 이전 스텝에서 계산한 최적해를 최대한 사용하는 어드밴스드 멀티 스텝(advanced-multi-step) 모델예측 제어 및 제한 조건을 고려하여 학습할 수 있는 강화학습 알고리즘을 소개했다.
◇ 전정환 교수 (울산과학기술원)
▲ 울산과학기술원 전정환 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 규칙 기반 및 학습 기반의 로봇 알고리즘과 자율주행 모빌리티
규칙 기반의 로봇 알고리즘으로 2000년대 중후반의 DARPA 그랜드 챌린지와 어반 챌린지에서의 차량 자율주행이 가능했고, 2010년대에는 학습 기반의 알고리즘으로 타 분야들 성공사례에서처럼 자율주행 기술의 완성도가 높아지고 있다. 이날 발표에서는 제어, 움직임 계획, 의사결정, 교통흐름 등의 자율주행 기술 구성요소 측면에서 규칙 기반 및 학습 기반의 로봇 알고리즘과 향후의 연구방향에 대해 소개했다.
◇ 정연득 선임연구원 (항공우주연구원)
▲항공우주연구원 정연득 선임연구원이 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 무인항공기 안정성 향상을 위한 비행제어기술 기반 비정상 상황 대처 방법
자율 비행 기술은 공중무인이동체의 핵심 기술 분야로 무인항공기에서 도심항공모빌리티 분야까지 점차적으로 자율 비행 기술의 적용 분야가 도심생활권까지 확장되고 있으며, 필연적으로 돌발적인 비정상상황(고장, 연료 부족 등)에서의 대처 능력이 강조되고 있다. 이날 발표에서는 비정상상황에서 적응 제어, 조종력 재할당, 경로 생성과 같은 비행제어기술 기반 대처 방법에 대해 소개했다.
◇ 황보제민 교수 (한국과학기술원)
▲한국과학기술원 황보제민 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 강화학습을 이용한 보행로봇 제어 방법과 물리엔진 라이심 소개
보행 로봇은 복잡한 지형에서 지형과의 접촉을 자유 자재로 조절하여 이동할 수 있다는 장점이 있다. 미래에는 바퀴형 이동 로봇들이 활동할 수 없는 험난한 지형에서 보행 로봇이 여러 임무를 수행할 것이라 기대된다. 하지만 이러한 지형에서 보행 로봇을 제어하는 방법은 아직 많이 연구되지 않았다. 기존의 모델 기반 제어 방법들은 아주 느린 속도를 가정하여(static/quasi-static assumption) 제어하며 이는 로봇의 성능을 급격히 저하시킨다. 이러한 클래시컬한 방법의 대안으로 데이터 기반의 강화학습이 있다. 강화학습은 로봇의 복잡한 동역학을 훨씬 쉽게 이용할 수 있으며 더 역동적인 모션도 만들 수 있다. 이날 강연에서는 강화학습을 이용하여 보행 로봇을 제어하는 방법을 소개했다.
황보제민 교수는 직접 개발한 시뮬레이터인 라이심을 통하여 강화학습을 연구한다. 시뮬레이션과 실제 로봇의 차이를 칭하는 리얼리티 갭(reality gap)을 줄이기 위해서 실제 로봇에서 얻은 데이터를 기반으로 로봇 구동기의 모델을 정교화하고 이를 시뮬레이션과 접목하여 더 정확한 시뮬레이션 환경을 만들게 된다. 이렇게 만들어진 환경에서 학습된 인공신경망은 실제 환경에서 더 높은 성능을 보여주게 된다.
▣ 우수신진연구자 세션 2
◇ 송수환 박사 (한국전자통신연구원)
▲한국전자통신연구원 송수환 박사가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 드론을 활용한 대형 구조물의 3차원 스캐닝 기술
기존 3차원 스캐닝 기술은 대부분 전문 작업자가 직접 드론을 조작하거나 단순한 커버리지 (Coverage) 경로로 영상을 획득하고, 3차원 모델을 복원한다. 하지만 이날 발표에서 송 박사는 드론의 자율주행 기술을 활용한 새로운 스캐닝 기술을 소개했다. 온라인 다중 시점 스테레오(Online Multi-View Stereo) 방법으로 실시간 3차원 복원을 수행하고, 동시에 드론의 탐사(Exploration) 알고리즘으로 최적의 경로를 결정하여 스캐닝한다. 그러므로 전문 작업자의 조작 없이 정밀한 3차원 모델을 복원할 수 있다.
◇ 이규만 교수 (경북대학교)
▲경북대 이규만 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 항공 로봇(드론)의 자율 비행을 위한 비전 기반 항법 시스템
항공 로봇(드론)이 자율 비행을 통해 성공적인 미션을 수행을 하기 위해서는 보다 정확한 항법 시스템이 필요하며 GPS가 동작하지 않는 도전적인 환경에서는 카메라 비전 기술과 다른 센서들을 융합하여 항법 시스템을 구축할 수 있다. 이날 발표에서는 비전 기반 항법 시스템의 원리와 다양한 최신 알고리즘 및 현재 열린 문제들을 소개했다.
◇ 전희균 선임연구원 (한국철도기술연구원)
▲한국철도기술연구원 전희균 선임연구원이 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 무가선 저상트램의 자율주행 기술개발 및 시범운행
2023년 부산 오륙도에 상용화 예정인 무가선 저상트램은 도로의 중앙 차선을 할당 받아 운행된다는 점에서, 자동차, 오토바이, 화물차와 같은 교통수단과 횡단보도를 건너는 보행자의 안전과 밀접하게 연계되어 있다. 때문에, 트램은 운행환경의 지속적인 모니터링, 근접하는 객체 인식, 자율적인 상황 판단 및 대응 등으로 기존의 열차시스템과는 차별화된 안전 운행 기술이 요구된다. 이날 발표에서는 실증노선에서 무가선 저상트램의 고안전성을 확보하기 위한 자율주행 기술개발의 방향 및 내용과, 시험선 및 실증노선을 활용한 검증 계획에 대해 소개했다
◇ 박종호 교수 (아주대학교)
▲아주대 박종호 교수가 우수신진연구자 초청발표에서 발표하고 있다.
발표주제: 무인항공기 충돌회피와 형상매핑 기법 및 유도탄 통합유도조종 소개
이날 발표에서는 뎁스맵을 이용한 회전익 무인항공기의 충돌회피 기법과 형상매핑 기법을 소개했다. 충돌회피의 경우, 정적 장애물부터 동적 장애물에 대한 모션 플래닝 기법을 다루며, 형상매핑의 경우, 실외 및 실내 형상매핑 기법을 소개했다. 또한, 다양한 제약조건 및 표적탄 기동을 고려한 종말호밍에서의 유도탄 통합유도조종 기법을 소개했다. 또한 회전익 무인항공기의 자동착륙 알고리즘, 실시간 고장진단 연구 등을 다루었다.
▲ 울산과학기술원 권철현 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 광운대학교 김연수 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 울산과학기술원 전정환 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 항공우주연구원 정연득 선임연구원이 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 한국과학기술원 황보제민 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 한국전자통신연구원 송수환 박사가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 경북대 이규만 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 한국철도기술연구원 전희균 선임연구원이 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
▲ 아주대 박종호 교수가 제어로봇시스템학회 이두용 회장(사진 왼쪽)으로 부터 우수신진연구자상을 받고 있다.
조규남 전문기자 ceo@irobotnews.com
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