[해외신기술동향] 日서 자율분산로봇 연구 활기

판단능력을 가진 여러 대의 로봇이 서로 협조해 한 테마의 작업을 수행하는 자율분산로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

자율분산로봇은 각각의 로봇이 상황변화에 맞춰 서로 다른 행동을 취할 수 있어 다품종 소량생산체제에 적합한 로봇으로 인식되기 시작했다. 이 자율분산로봇은 생물의 행동원리나 인간사회 형성과정 등을 연구하는 데도 매우 유용하게 활용될 전망이다.

중앙컴퓨터가 관리 일본 사이타마현 소재 理科學연구소에 있는 초등학교 교실 크기의 한 연구실에서는 29인치형 TV크기의 상자모양을 한 로봇 여러 대가 질서없이 달리고 있다. 이 로봇들의 가장 큰 특징은 각각의 로봇이 서로 연락을 취하면서 행동하고 있다는 것. 만약 한 로봇이 제 스스로 넘을 수 없는 턱을 만나면 다른 로봇이 이를 인식해 뒤에서 밀어 진행을 도와준다.

또 적외선센서로 서로를 인식하고 있어 무질서하게 달리면서도 두 대가 부딪치는 상황은 전혀 일어나지 않는다.

복수의 로봇이 서로 협력해 일을 진행하는 시스템은 이미 일부 공장에서 사용되고 있다.

그러나 현재 실용화된 시스템은 이른바 중앙집권방식으로 각 로봇의 모든 동작을 중앙 컴퓨터가 관리한다.

이에 반해 사이타마현 理科學연구소의 로봇은 분산방식을 채택, 각 로봇이 자신의 판단에 따라 움직인다. 물론 상황에 따른 협조방법과 협조 사양을 지정해 놓은 프로그램이 깔려 있으나 한번 움직이기 시작하면 외부로부터의 지시는 전혀 소용이 없다. 상황에 따라 필요한 지시를 내리는 사령탑이 없기 때문에 불필요한 동작을 취하거나 아무런 움직임도 나타내지 않는 로봇도 다수 있다. 따라서 작업 효율은 매우 떨어진다.

그러나 상황에 따라 각각 행동 패턴을 바꿀 수 있어 예기치 못한 사고와 환경변화에 유연하게 대처한다는 장점이 있다.

독자판단기능을 가진 구성 단위가 서로 협력해 작업하는 「자율분산」이라는 아이디어는 70년대 히타치제작소 연구진이 컴퓨터 네트워크 분야에서 제창했다. 이 아이디어가 80년대 후반부터는 로봇분야로 확대, 90년대 들어 그 연구성과가 나타나기 시작했다.

주위 상황을 지켜보며 각각 행동을 결정하는 자율분산로봇시스템은 개미, 벌꿀의 행동은 물론 인간사회와도 매우 비슷하다. 따라서 이 시스템의 연구는 어떤 목적을 집단으로 달성하기 위한 가장 이상적인 조직을 찾아내는 데도 널리 응용될 수 있을 것으로 보인다.

예기치 못한 사고 대처 현재 연구단계에 있는 자율분산로봇은 화물의 운반 같은 간단한 작업은 가능하다. 그러나 실용화하기 위해서는 많은 문제를 해결해야 한다. 이 가운데 가장 어려운 문제는 로봇집단이 환경 변화에 유연히 대처하면서 목적을 달성하게 하는 제어방법을 개발하는 일이다.

지난 91년 美 매사추세츠공과대학 연구진이 「장애물을 만나면 방향을 바꿔라」 「주변 로봇을 따라가라」 등의 간단한 조건반사능력을 집어 넣어 다양한 움직임을 형성하는 로봇제어방법을 발표해 주목을 끈 바 있다.

자율분산시스템에서는 업무에 필요한 행동계획을 정할 때 업무가 각 로봇의 처리능력에 따라 결정돼 버릴 위험이 있다. 그러나 조건반사를 집어 넣으면 각 로봇의 능력은 낮아도 전체적으로는 복잡한 행동을 얻을 수 있는 것이다.

이 로봇은 작은 벌레가 무리를 지어 다니는 모양을 닮았다고 해서 「스웜(무리)지능로봇」이라는 이름이 붙었는데, 이 스웜지능로봇은 자율분산로봇의 새로운 흐름을 창출해 냈다. 그러나 스웜로봇은 동작을 지시할 방법이 없어 화물 운반 등 구체적인 작업을 요구하기는 어렵다.

인식, 작동기술 필수 이 같은 이유로 대략의 작업계획을 가지고 있으면서 위치조정 등의 구체적인 움직임은 조건반사에 의해 이루어지는 로봇이 도쿄대학 연구진에 의해 개발됐다.

「드워프(소인)지능로봇」이라는 이름의 이 로봇은 고전적 로봇 개념과 스웜로봇 개념을 복합시킨 것이라 볼 수 있다. 드워프지능로봇은 1대가 감당하기에는 어려운 큰 물체를 4대의 로봇이 서로 도와가면서 장애물을 피해 운반한다.

理科學연구소의 연구진은 처음부터 모든 작업을 로봇에 넣어 두는 것이 아니라 다양한 동작을 되풀이하면서 자신의 목적을 달성하는 방법을 알아내는 로봇을 목표로 한다. 즉, 지금처럼 1대가 넘을 수 없는 계단을 2대가 협조해 올라가는 로봇을 개발하는 것이 아니라 다른 로봇이 계단을 오르려 할 때 도울 수 있는 방법을 발견하는 로봇을 개발하고자 하는 것이다.

이런 로봇을 실현하기 위해서는 어떤 물체가 어디에 있는지를 확인하는 인식기술과 주위 로봇과 서로 협조해 동작하는 작동기술, 필요할 때 필요한 상대에만 연락을 취하는 커뮤니케이션기술 등의 개발이 필수적이다.

따라서 인공지능이라는 소프트웨어 면에서의 기술발전뿐 아니라 이를 기계적으로 실현하는 하드웨어 면에서의 연구가 필수적이다.

최근 수년간 소프트웨어 면에서의 연구는 큰 진전을 보이고 있다. 그러나 하드웨어의 발전속도는 이를 따라가지 못하는 실정이다. 앞으로 이 하드웨어, 소프트웨어 양면에서의 연구가 크게 진행되면 자율분산로봇은 산업현장과 각 가정에서 크게 활약할 것으로 기대된다.