벨기에 브뤼셀자유대, 인간 신경계 모방한 군집 로봇 아키텍처 개발

 

 

 

 

 

벨기에 브뤼셀자유대(ULB·Université Libre de Bruxelles) 연구팀이 인간 신경계에서 영감을 받아, 로봇들이 팀을 이뤄 협동 작업을 수행할 수 있는 군집 아키텍처를 개발했다고 밝혔다.

 

연구팀은 이번 연구 성과를 ‘사이언스 로보틱스’에 게재했다.(논문 제목:Self-organizing nervous systems for robot swarms) 이 기술은 여러 대의 로봇이 협동해 자연재해 현장에서 생존자를 찾거나 광범위한 지역에서 오염을 모니터링하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

이 기술은 로봇들이 ‘하위 군집(sub-swarms)’으로 스스로 조직화함으로써 환경을 감지하고, 이동하며, 임무를 완수하기 위한 다음 단계를 계획하면서 조직화를 개선할 수 있도록 해준다.

 

논문 공동 저자인 ULB 메리 캐서린 하인리히 박사는 테크엑스플로어와의 인터뷰에서 "과거 20년 동안 군집 로봇에 대한 연구는 중앙 조정 기구나 프로세스가 필요하지 않은 강력한 집단 행동을 입증했다. 하지만 이같은 발전에도 불구하고 로봇 군집은 여전히 실험실 실험에서 실제 애플리케이션으로 전환하는 데 어려움을 겪고 있다“고 지적했다. 이는 많은 애플리케이션 영역에서 자기 조직화(self-organization)에 중요한 단점이 드러났기때문이라는 설명이다. 그녀는 ”원하는 행동이 그룹 수준에서 발생하더라도, 로봇은 개별적으로 프로그래밍되어있기에 군집 행동을 분석적으로 설계하는 것이 매우 어려운 일이다“라고 말했다.

 

 

 

 

 

논문 수석 저자인 마르코 도리고 교수는 "군집 행동을 새로 개발하는 것은 시간이 많이 걸리는 시행착오 과정이며, 일단 새로운 군집 행동을 개발하면 쉽게 수정하거나 결합할 수 없다”고 말했다.

 

연구팀은 중앙 집중식 제어와 자기 조직화 제어라는 두가지 측면을 하나의 시스템으로 통합해 양쪽의 이점을 활용했다고 주장했다. 연구팀이 제안한 새로운 프레임워크는 자기 조직화 계층을 구성 및 재구성하는 방식으로 작동한다. 팀 내 로봇이 ‘자기 조직화 신경계(SoNS·self-organizing nervous system)’라고 불리는 동적 임시 제어 네트워크로 자기 조직화할 수 있다. 네트워크를 형성할 때 로봇은 인간 신경계와 유사한 리더십 계층 내의 특정 위치를 일시적으로 차지한다. 이 계층에서 가장 높은 위치는 임무 수행 중 그룹 활동을 안내하고 감독하는 '뇌' 부분이다.

 

하인리히 박사는 "SoNS 제어 네트워크에서 각각의 로봇은 완전 중앙 집중식 시스템의 통신 허브에서 발생할 수 있는 병목 현상을 방지하기 위해 이웃 로봇과 직접 통신한다“며 "작업 사양 및 시스템 제약에 따라 센서 정보는 업스트림 쪽으로 전달될 때 병합될 수 있고, 제어 정보는 다운스트림 쪽으로 전달될 때 병합되지 않을 수 있다. 이를 통해 개인 대 집단 행동의 균형을 적극적으로 관리할 수 있게 된다"고 말했다.

 

SoNS 군집 아키텍처는 로봇을 위한 일종의 '미들웨어' 역할을 수행하면서 개별 로봇이 동적 계층 구조로 정렬할 수 있도록 지원한다. 이렇게 만들어진 네트워크 상에서 로봇은 주어진 작업을 가장 잘 처리할 수 있도록 '팀 기능'을 활용한다.

 

마르코 도리고 교수는 "SoNS를 사용하면 로봇이 일반적으로 자기 조직화와 관련된 확장성, 유연성의 이점을 희생하지 않고도, 집단적인 감지, 작동 및 의사결정 활동을 지역적인 중앙 집중 방식으로 조정할 수 있다"고 말했다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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