美 웨스트버지니아대, 집단 지능 갖춘 다세포 로봇 '루피' 개발

 

 

 

 

 

美 웨스트버지니아대(West Virginia University) 로봇과학자들이 개별 로봇을 고리처럼 연결한 다세포 로봇(multicellular robot) ‘루피(Loopy)’를 개발하고 있다고 21일 밝혔다. 연구팀은 이 로봇에게 집단 지능을 부여, 오염 지역을 표시하는 법을 학습시키고 있다.

 

연구팀에 따르면, 루피는 일부 인간 공학자들로부터 지원을 받지만, 각각의 로봇들이 자신의 연결된 모양을 공동으로 설계하고 스스로 결합할 수 있다. 루피는 로봇 행동에 관한 직접적인 프로그래밍 과정 없이도 기름이나 독극물 유출 장소 등 오염된 지역의 경계를 표시하기 위해 자신의 몸을 사용하는 것을 배울 수 있다고 연구팀은 믿고 있다.

 

연구팀은 쏟아진 탄산음료 주변에 개미 떼가 몰려들거나, 장애물 주변에서 자라는 나무 뿌리 시스템과 같은 자연 현상에서 영감을 받아 다세포 로봇에 관한 연구를 시도하고 있다. 루피는 각 세포가 환경에 유기적으로 반응하면서 형태를 변화시킬 수 있다.

 

 

 

 

 

유 구(Yu Gu) 수석 연구원은 “루피는 '군집 로봇공학'의 한 사례다. 많은 작은 로봇 세포들이 상호 연결되어 루피를 만든다”고 말했다. 루피의 몸은 36개의 동일한 세포들이 원을 그리며 물리적으로 연결되어 있다. 각 세포는 스스로의 움직임을 제어할 수 있고, 각 세포에는 빛과 온도와 같은 외부 자극뿐만 아니라 관절 각도에 대한 정보를 제공하는 센서가 탑재돼 있다.

 

연구팀은 루피가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지 추적하기 위해 오버헤드 카메라, 모션 캡처 시스템, 프로젝터가 장착된 테이블(탁상) 시험 환경을 구축했다. 테이블 아래에는 오염 지역을 시뮬레이션할 수 있도록 열선을 이용해 따뜻한 지점을 만들었다. 오버헤드 열 카메라가 히트맵을 시각화하고, 루피의 각 세포에는 온도 센서가 내장되어 있다.

 

연구팀은 루피가 바텀업 방식으로, 그리고 유기적으로 찾아낸 솔루션을 인간 설계자가 만든 기존의 중앙 집중식(톱 다운) 접근 방식과 비교하고 있다.

 

연구팀은 "우리는 루피의 자체 조직화된 문제 해결책이 프로그래밍돼 있는 행동보다 더 큰 적응력과 복원력을 제공하는지 여부와, 로봇 군집 행동을 실제 응용에 활용하는 방법에 주목하고 있다. 다세포 로봇에서 복잡한 행동의 자연스러운 출현을 촉진하는 조건이 확립되면, 루피 로봇은 앞으로 적응형 누출 밀폐, 대화형 예술 디스플레이 등 다양한 응용 분야에서 잠재력을 갖게 될 것"이라고 말했다.

 

연구팀에 따르면 기존의 톱다운 방식 로봇 시스템은 "부자연스럽고 취약한“ 조건에 적응하기 위해 고군분투하는 반면, 군집 로봇 공학에서는 단순한 세포의 집단 지능과 바텀업 과정을 통해 새로운 행동이 자연스럽게 나타날 수 있다. 연구팀은 ”루피는 로봇공학에서의 자율성, 적응성 및 디자인에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 수 있다“고 말한다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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