삼성이 지원한 카이스트 4족 로봇

군용로봇으로 중국과 경쟁이 가능한 유일한 나라...대한민국.

삼성이 지원한 카이스트 4족 로봇

https://www.youtube.com/watch?v=aNW0I6Zvo1E

📌 삼성이 지원한 카이스트 4족 로봇 '라이보2'의 특징은 무엇인가?

라이보2는 계층적 내비게이션 모듈을 통해 복잡한 지형에서 초당 3.63m의 속도로 탐색하며 단 한 번도 넘어지지 않는 안정적인 고속 보행이 가능합니다

💡 라이보2의 계층적 내비게이션 모듈을 구성하는 세 가지 모듈은?

• 계획 모듈: 안전한 발 디딤 지점을 생성하고 최적의 경로를 선택

• 트래커 모듈: 지정된 발 디딤 지점에 정확히 발을 놓도록 제어

• 타겟 업데이트: 로봇이 목표 지점에 성공하면 다음 지점으로 업데이트하여 시스템 동기화

 

목차

1. 🔍 삼성 지원으로 개발된 카이스트 4족 로봇 RAIBO2 개요

2. 🤖 로봇의 계층적 내비게이션 모듈

3. 🤖 라이보2와 삼성의 지원

4. 🤖 로봇의 적응과 응용 기술

5. 🤖 카이스트 4족 로봇의 설계 및 개발

이 영상은 삼성의 지원을 받아 카이스트에서 개발한 4족 보행 로봇 raibo2에 대한 소개입니다. 이 로봇은 기존 로봇 제어 시스템보다 복잡한 환경에서 고속 보행과 험난한 지형 극복이 가능하며, 특히 동물과 유사한 자연스러운 움직임을 보여줍니다. 이 로봇의 핵심 기술은 계층적 내비게이션 모듈로, 계획 모듈, 트래커 모듈, 타겟 업데이트 모듈의 세 가지 모듈이 조화롭게 작동하여 로봇이 복잡한 지형을 초당 3.63m의 속도로 탐색할 수 있게 합니다. 이 기술은 재난 구조, 우주 탐사 등 인간이 접근하기 어려운 환경에서 활용될 수 있으며, 로봇 기술의 미래를 엿볼 수 있게 합니다. 2024년에는 세계 최초로 42.195KM 풀코스를 완주한 로봇으로 기록되기도 했습니다. 이 로봇은 단순한 운반 기기가 아니라 위험 지역 구조 군사 작전 우주 탐사 등에서 진짜 우리를 도와줄 수 있는 동료가 될 수 있다는 것을 보여줍니다.

핵심 용어

• 4족 보행 로봇: 네 다리가 달린 로봇이에요. 강아지나 고양이처럼 네 발로 걷는 로봇이라고 생각하면 쉬워요. 이런 로봇은 울퉁불퉁한 길이나 계단도 잘 올라갈 수 있어서 사람이 가기 힘든 곳에서 활약...

1. 🔍 삼성 지원으로 개발된 카이스트 4족 로봇 RAIBO2 개요

• RAIBO2는 군사용, 재난 구조, 우주 탐사와 같이 위험한 환경을 탐색할 수 있도록 개발된 카이스트의 사족 보행 로봇이다 .

• 이 로봇은 삼성전자의 미래기술 육성센터의 지원을 받아 제작되었으며, 고난도의 파쿠르 기술을 수행할 수 있는 신뢰성 있는 고속 보행을 자랑한다 .

• 시뮬레이션을 통해 지형 적응형 자율 보행이 가능해졌으며, 절벽 뛰어넘기 등의 극한 동작을 실제 테스트로 실현했다 .

• RAIBO2는 동물과 유사한 움직임을 보여주며, 기존 로봇 제어 시스템보다 복잡한 환경에서도 효과적으로 운영된다 .

• 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 학습된 움직임들은 실제로도 구현 가능하며, 이는 KAIST에서 테스트되었다 .

 

2. 🤖 로봇의 계층적 내비게이션 모듈

• 계층적 내비게이션 모듈은 로봇의 특별한 기능으로, 세 가지 모듈로 구성되어 조화를 이루어 작동한다.

• 첫 번째 모듈인 계획 모듈은 로봇의 두뇌 역할을 하며, 지도에서 안전한 발 디딤 지점을 생성하고 위험한 이동을 걸러낸다.

• 이 계획 모듈은 최적의 경로를 빠르게 선택할 수 있는 알고리즘을 포함하고 있다.

• 두 번째 모듈인 트래커 모듈은 로봇의 정확한 발 디딤을 제어하며, 고속 이동에서도 정밀함을 유지해야 한다.

• 세 가지 모듈이 합쳐져 로봇이 초당 3.63m의 속도로 복잡한 지형을 탐색할 수 있으며, 단 한 번도 넘어지지 않도록 설계되어 있다.

 

3. 🤖 라이보2와 삼성의 지원

• 라이보2는 2024년 상주 마라톤 대회에서 세계 최초로 42.195km 풀코스를 완주한 로봇이다 .

• 이 로봇은 경량화와 고효율 모터 드라이버, 강화 학습 기반의 보행 제어 정책이 적용되어 있다 .

• 단일 배터리 충전으로 67km를 주행할 수 있는 뛰어난 에너지 효율을 달성했다 .

• 삼성전자가 이 연구를 지원했으며, 향후 재난 대응 및 물류 서비스 로봇 시뮬레이션 영상이 기대된다 .

• AI는 다양한 어려운 지형을 생성하여 로봇의 파쿠르 동작을 학습시키는데 사용되며, 이를 통해 더 나은 보행 능력을 갖출 수 있도록 훈련된다 .

 

4. 🤖 로봇의 적응과 응용 기술

• 로봇은 실제 세계의 혼란스러운 환경에서도 적응할 수 있는 훈련 과정을 거친다 .

• 라이보는 90m의 혼합 장애물 지형을 평균 초당 2.7m의 속도로 통과했으며, 단 한 번의 실패도 없이 진행되었다 .

• 로봇은 목표 방향이 갑자기 바뀌어도 즉각적으로 적응할 수 있는 능력이 중요하다 .

• 이 로봇은 수색 구조, 재난 대응, 위험 지역 탐사 등에서 실제 성능을 발휘하여 높은 레벨의 활동을 목표로 한다 .

• 로봇은 고속으로 복잡한 지형을 탐색하여 생명을 구하는 활동까지 수행할 수 있어야 한다 .

• ⚙️ 기술적 발전과 효율성

  • 사족 보행 로봇은 총 4개의 액추에이터를 사용하며, 이는 기술의 핵심이다 .

  • 로봇은 모터 드라이브 회로를 직접 통합하여 보행 효율성과 안정성을 향상시켰다 .

  • 고토크 투명성 관절 메카니즘을 통해 동물 같은 움직임을 가능하게 한다 .

  • 배터리 효율성을 높이기 위한 에너지 회수 알고리즘도 도입되어, 배터리 사용 시간을 늘린다 .

  • 관절 강성 제어 모터 액추에이터를 구현하여 배터리 용량을 33% 증가시켜 장시간 작동이 가능하다 .

 

5. 🤖 카이스트 4족 로봇의 설계 및 개발

• 모든 구성 요소는 기계 설계, 전기 시스템, 소프트웨어, AI를 포함하여 자체적으로 설계되고 최적화되었다.

• 액츄에이터는 상용화된 브랜드 제품이 아닌, 라이랩과 라이온 로보틱스에서 맞춤 설계한 구동 유닛으로 구성되어 있다.

• 이 통합 시스템 액츄에이터는 모터, 감속기, 엔코더, 모터 드라이브로 구성되며 고효율과 내구성을 목표로 제작되었다.

• 모든 구성 요소를 독립적으로 설계했다는 점에서 기존 연구와 차별화되며, 실제 움직임도 유연하다.

• RAION Robotics는 카이스트 기계공학과와 라이랩 리더에 의해 설립된 스핀 오프 회사로, 연구를 상용화하는 데 중점을 두고 있다.