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    학술행사 취재기 게시판 내용
    제목 DRC 2015 FINAL 재난구조로봇 대회 참관기
    작성자 김성준
    작성일 2015-06-10 오후 3:38:22







    2015년 6월 첫째 주말에는 모처럼 대한민국 엔지니어들의 마음을 두드리는 즐거운 뉴스가 들려 왔습니다. 그것은 바로 DARPA ROBOTICS CHALLENGE, FIANLS 2015 (달파 로봇 경진 대회, 이하 DRC)에서 카이스트가 우승을 거머쥐었다는 뉴스였습니다. 이 뉴스가 전해지며 많은 분들이 DRC가 어떠한 대회인지 궁금해 하셨을 것 입니다.

    DRC는 미국 국방성이 주최하고 세계 유수의 학교와 연구소에서 출전하여 자웅을 겨루는 대회 입니다. 이 대회의 취지는 지진, 쓰나미, 산사태, 화재, 붕괴 사고 등의 대형 재난 사고에 투입 되어 인명과 재산을 구해내기 위한 로봇을 개발하는 것에 있으며, 특히 지난 2011년 터진 후쿠시마 원전 사태가 이 대회를 개최하는 직접적인 원인이 되었습니다.  

    이 대회의 시작은 약 2년 전으로 거슬러 올라 갑니다. 카이스트를 비롯하여 16개의 팀이 그 때부터 지금까지 선의의 경쟁을 하며 사람 살리는 로봇을 만들기 위해 뛰어 왔습니다. 어느 로봇이 주어진 임무를 최대한 잘, 빠르게 수행 하는지 겨루는 대회의 그 마지막은 미국 캘리포니아 LA 주변 도시인 Pomona, fairplex에서 열렸습니다. 많은 출전자들과 관람객들의 손에 땀을 쥐게 만들었던 대회를 지금부터 찬찬히 살펴 보도록 하겠습니다.




    재난 구조를 위해 로봇들은 어떤 활동을 해야 할까요? 이에 대한 답으로써, DRC에서는 로봇들이 경기 중 해내야 하는 임무를 정한 구체적인 규칙을 제시한 바 있습니다.
    ( http://www.theroboticschallenge.org/sites/default/files/docs/2015_04_09_DRC_Finals_Rule_Book_DISTAR_24388.pdf )
    이 규칙집을 잠시 살펴 보면, 아래와같은 순서도를 확인하실 수 있습니다.




    경기는 야외에서 시작 됩니다.  

    1. 시작 지점에서 건물까지 이동하기 위해서 로봇은 직접 운전 해야 합니다.

    2. 또한 차량에서 내려 건물의 출입문까지 이동해야 합니다. (이 부분은 점수를 포기할 경우 인력을 통해 수행 가능 합니다.)

    3. 문 앞으로 이동한 로봇은 손잡이를 돌려 문을 열어야 합니다.

    이제 실내로 이동한 로봇은 그 안에서 네 가지 임무를 수행해야 합니다.

    4. 먼저 플랜트나 공업 시설 내에서 흔히 볼 수 있는 밸브를 조작해야 합니다.

    5. 나무 판자에 그려진 원을 따라 구멍을 내야 합니다. 판자 주변에 미리 준비 된 직쏘를 (zigsaw) 쥐고 조작해야 합니다.

    6. 벽에 설치된 전기 제어용 스위치를 내려야 합니다.

    7. 여기서 로봇은 두 가지 길 중 하나를 선택할 수 있습니다. 바닥에 불규칙하게 놓인 벽돌 블록을 밟고 지나가거나 바닥에 깔린 파이프 등의 장애물을 치우고 지나가야 합니다.

    8. 마지막 관문은 다시 실외 입니다. 지금까지 통과해온 건물의 바깥에 위치해 있습니다.

    9. 출구 바로 뒤에 있는 계단을 걸어 올라가야 합니다.


    이 처럼 경기 내용은 후쿠시마 원자력 발전소에서 로봇이 마주칠만한 상황과 유사하게 꾸며져 있음을 알 수 있습니다. 그러나 이 뿐 만이 아닙니다. 경기장 내에서는 로봇 관제 센터와 로봇 간의 통신을 방해하는 강력한 전자 잡음을 간헐적으로 송신하는 무선 방해 장치가 설치 되어 있습니다. 이것은 고장 난 원자력 발전소 내에서는 방사선으로 인한 강력한 자기장이 형성 되어 있는 것을 반영한 것입니다.




    규칙에 따르면 초기에는 방해 신호로 인한 blackout이 비교적 드물지만 고강도로 발생함을 알 수 있습니다. 이후로 45분까지는 강도는 낮아도 빈도가 높게 발생 합니다. (45분 이후로는 발생하지 않습니다.) 이러한 제한으로 인해 실제 경기에 투입된 많은 로봇들이 심지어 실내에 진입조차 하지 못할 정도로 어려움을 겪는 것을 볼 수 있었습니다. 특히 관객들이 보기에 답답할 정도로 느리게 움직인 것은, 움직임을 결정하기 위한 계산량이 많은 탓도 있었지만 이러한 통신 장애가 빈번하게 발생함으로써 초래된 탓이기도 합니다.  






    그럼, 우승 팀 카이스트팀의 경기 내용을 하나 하나 보면서 휴보가 어떻게 경기를 풀어 나갔는지 살펴 보도록 하겠습니다.  

    먼저, 1차 관문인 운전 영상 입니다.(https://youtu.be/Z-csCfiiBFg)



    일반 운전자들이 핸들의 바깥을 잡는 것과는 다르게 휴보는 한 손으로 핸들의 중심을 잡고 다른 한 손으로는  차량의 B 필러 부분을 잡고 있는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 휴보의 손목 관절 회전 각도가 인간과는 다른 것에 착안한 것으로 보입니다. 또한 몸체가 완전히 차량에 탑승하지 않고 반 쯤 나와 있는 것은 하차를 쉽게 하기 위한 선택이라고 보입니다. (엑셀과 브레이크는 케이블을 통해 CAN 통신으로 제어했다고 합니다.)


    2차 관문인 문 앞 까지의 이동에서 부터 휴보는 특유의 탁월함을 보여 줍니다. 바로 무릎과 발의 앞 부분에 달린 모터와 캐스터를 이용해 주행을 함으로써 2족 보행 로봇임에도 다른 로봇에 비해 빠르게 이동할 수 있었던 것 입니다. 특히 다른 로봇들의 경우, 보행 중에 넘어지는 사례가 자주 나타난 것을 보았을 때, 현장 상황에 맞춰 적절한 설계와 전술을 구사 했다고 할 수 있습니다. (https://youtu.be/jYhqSoMgp3c)




    3차 관문은 문 열기 입니다.

    이 전의 관문들은 이동 능력을 주로 보았다면 여기서 부터는 로봇이 주변 사물과 환경을 얼마나 능동적으로 다루는지를 시험하기 시작하는 것 입니다. 특히 최종 점수가 4점 미만이었던 로봇들의 경우, 이 부분에서 많은 시간을 소모함으로써 순위권 밖으로 밀려나는, 일종의 분수령이 되는 관문이었습니다. (만점은 8점 입니다.)
    (https://youtu.be/wyEso7z7YI4)



    4차 관문부터는 본격적인 장애 극복을 위한 임무들이 주어집니다.

    특히 화재 상황에서 엄청난 열로 인해 인간의 손으로 밸브를 제어할 수 없는 상황을 상상해 볼 때, 로봇이라면 이러한 문제를 더 쉽게 해결할 수 있을 것 입니다. 이 관문의 난이도는 이 전 관문인 문 열기 보다 더 높다고 할 수 있습니다. 로봇의 팔 역할을 하는 매니퓰레이터를 제어하기 위해 팔꿈치 윗 부분까지 활용하여야만 하기 때문 입니다. 이는 다시 말하자면 로봇 기구학에 있어서 더 높은 복잡도를 감안해야 한다고 할 수 있습니다.  (https://youtu.be/MzBDKEkhnlE)





    5차 관문은 더 어렵습니다!

    이제는 목표가 2가지 입니다. 먼저 로봇들은 직소를 찾아 손에 올바르게 쥐어야만 합니다. 그리고 목표인 나무 판자 앞으로 이동한 후 직소를 이용해 나무 판자에 적절한 크기로 구멍을 내야 합니다. 사실 이 2일차 영상에서 휴보는 거의 완벽하게 구멍을 내는데 성공 했지만, 1일차 경기에서는 3차 시도에서야 구멍을 제대로 내는데 성공 했습니다. 심지어 다른 팀들은 이 임무를 무시하고 지나가기 까지 하는 등, 그 어려움이 상상 이상이었다고 할 수 있습니다.  (https://youtu.be/BJD5JVAp6So)




    6차 관문의 목표는 1일차와 2일차가 서로 달랐습니다.

    1일차 경기에서는 비교적 단순 했는데, 전기 제어용 레버(두꺼비 집)를 내리는 것으로써 점수가 낮은 로봇들도 쉽게 해냄으로써 변별력이 낮은 임무였습니다. 그런 이유 때문인지 주최측은 급하게 임무를 바꿔 팀들에게 공지 했습니다. 2일차 경기의 6차 관문은 전기 플러그를 왼쪽에서 오른쪽 소켓으로 바꿔 끼는 임무가 주어진 것 입니다. 밸브와 직소와는 다르게 더 정밀한 영상처리와 제어가 필요했다고 할 수 있습니다. (https://youtu.be/HE5VmikD2Ig)




    7차 관문은 두 가지로 나뉩니다.
    불규칙하게 쌓인 벽돌길을 걸어 넘어가거나 약간 가벼운 장애물을 헤치고 지나가야 합니다.
    여기서 휴보는 장애물을 헤치고 지나가는 길을 택했습니다. 특히 재미 있었던 부분은 휴보가 후진을 함으로써 이동한 것 입니다. 마치 발바닥이 불도저의 앞 부분과 같은 역할을 함으로써 손 쉽게 통과하는 것이 가능 했고, 휴보가 최단 시간 안에 경기를 주파하는데 큰 기여를 했습니다.  (https://youtu.be/eQR53H37huE)



    드디어 마지막 관문, 8차 관문 입니다.

    특히 무게 중심이 관건이었습니다. 몸체가 무거운 로봇들은 계단을 오를 때 무릎과 발목 관절에 가해지는 토크 배분에 어려움을 겪었습니다. 약간의 실수가 있어 넘어지기라도 한다면 기체에 상당한 손상이 발생하기 때문에 신중하게 움직여야 합니다. 지켜보는 모두가 손에 땀을 쥐는 순간이었고, 제일 위에 도달하는 순간 모두가 절로 박수를 치게 만들었습니다. (https://youtu.be/UPxZO8NA6o0)




    이렇게 카이스트팀은 44분 28초라는 최단 시간 내 최고 점수를 기록하며 DRC 2015 FINAL에서 우승을 하게 되었습니다.

    한편, 이 대회에서 카이스트만 높은 점수를 받은 것이 아니었습니다.

    최종 순위표를 보면 IHMC와 TARTAN도 훌륭한 점수를 받았습니다. 만약 카이스트팀이 조금만 부족했더라도 순위가 바뀔 만큼 두 팀도 썩 좋은 경기 결과를 보여 주었습니다.  



    먼저 IHMC입니다. Florida Institute for Human and Machine Cognition의 약자인 IHMC는 익히 알려진 기체인 atlas를 사용 했습니다. 이제는 구글에 인수된 보스톤 다이나믹스로 부터 개발된 atlas는, 말하자면 검증된 하드웨어였던 셈 입니다. 이 로봇의 장점은 무게 중심이 상체에 있어 장애물 제거에 상당히 강하다는 점이며, 단점이라면 상체가 다소 무거워 마지막 관문인 계단 오르기에 약하다는 것 입니다.

    첫날 오전에 그들이 세웠던 7점이라는 대기록은 Tartan과 카이스트가 도전한 늦은 오후까지 깨지지 않을 정도로 상당히 좋은 성적이었습니다. (https://youtu.be/bD2yBjT1NnU)




    다음은 CMU+WPI의 CHIMP 입니다. 영상에서 볼 수 있듯 모양이 상당히 특이 합니다. 팔꿈치와 발에 캐터필러가 달려 있는 것을 볼 때, 휴보와 같이 주행할 것을 염두에 두고 디자인한 것으로 보입니다.

    첫날 경기에서, 심지어 세번째 관문에서는 넘어지기 까지 했는데도, CHIMP는 최고의 기록을 세운 바 있습니다. CHIMP가 넘어졌을 때, 많은 사람들이 안타까워 했습니다. 한번 넘어지면 일정 위치까지 돌아가서 다시 시작해야 하는 규칙이 있기에 상당한 페널티가 생기기 때문 입니다. 그런데 왠일 일까요? 보통 다른 팀은 로봇이 넘어지면 곧 달려와서 로봇을 일으켜 세우는데, CHIMP의 팀인 CMU+WPI는 그저 지켜보기만 하는 것 같았습니다. 경기를 포기했던 걸까요? 아니었습니다. 수 분의 시간이 지나고, CHIMP는 스스로의 힘으로 일어나기 시작 했습니다. 마침내 CHIMP가 다 일어섰을 때, 경기장에서 엄청난 환호성이 터져 나왔습니다. 수 분의 차이로 3위에 머무르긴 했지만, CHIMP는 스스로에게 장애가 발생 했을 때도 알아서 복구하는, 정말로 재난 구호를 위해 개발된 로봇이었습니다. (https://youtu.be/ObfO2nlL0KM)






    DRC는 이 시대의 최첨단 로봇 기술들이 선 보여진 자리였습니다. 또한 로봇 간 경쟁이 아니라 세상의 소금이 되고자 하는 로봇들의 도전을 볼 수 있는 자리였습니다. 로봇 기술의 시금석이 되는 매우 의미 있는 행사였습니다. 그렇기 때문에 DRC를 통해 인류가 개발해 온 것과 개발해야만 하는 로봇 기술들을 살펴 볼 수 있었습니다.

    일상으로 돌아간 로봇 연구원들은 부족 했던 부분을 메우기 위해 다시 매진하겠지만 이제는 그들에 대한 기대는 더욱 커졌습니다. 카이스트의 우승을 통해 국내외의 이목이 다시 로봇으로 집중 되었습니다. 일각에서는 새로운 협약과 투자가 체결 되었다는 소식도 들려 옵니다. 그 간에는 산업용 로봇에 국한 되었던 투자가 새로운 분야에도 진행 될 것 입니다.

    산업용 로봇은 이미 생산 기술의 필수적인 요소가 되었습니다. 군용 또는 재난용 로봇은 보신 바와 같이 서서히 우리에게 다가오고 있습니다. 이제 그 이후의 로봇들은 서비스용 로봇을 목표로 개발 되어질 것 입니다. 로봇 기술에 대해 많은 우려와 회의가 있지만 이미 로봇이 인간의 삶에 끼칠 영향이 적지 않을 것임을 누구도 부인할 수 없습니다.

    이제 다시 시작되는 로봇 연구들이 우리 사회에 유익하게 쓰일 수 있도록 기술 개발과 함께 사회적인 인식과 정책의 변화도 논의 되어야 할 때 입니다. 그 초석을 다지기 위해 함께 고민하는 한국 사회가 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.


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    전체댓글21

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    |2015.12.14
    DRC 참가자 입장에서 보아도 잘 정리해 주신것 같네요 감사합니다.!
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    |2015.12.07
    유익한 참관기 감사합니다.
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    |2015.12.07
    멋진 로봇들이 많이 있네요. 좋습니다.
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    |2015.12.07
    유익한 자료 감사합니다
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    |2015.12.07
    본방으로 시청했었습니다. 조마조마 하면서도 순조롭게 나아가는 로봇 멋졌습니다.
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    |2015.12.07
    손에 땀을 쥐는 경기였네요/ 잘 보았습니다.
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    |2015.12.07
    보고만 있어도 미션 하나하나가 정말 긴장됩니다. 마지막 계단을 올라갔을때의 기분이 정말로 좋았습니다. 한줄한줄 코딩하고 테스트 했을 연구팀의 노력을 보는듯했습니다. 수고했습니다.
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    |2015.12.07
    기계, 건설분야 훈련과정을 담당하고 있는 컨설턴트입니다. 좋은 참관기 감사드리며 재난현장에 사용화되었으면 하는 바람입니다
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    |2015.12.07
    잘보았습니다. 휴보...
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    |2015.12.07
    자세한 참관기 잘 감상했습니다. 상세 경기 규칙을 몰랐는데 참관기를 확인하고나니 어떤 알고리즘과 기능들이 필요할지 정리가 됩니다. 우리나라의 기술력이 세계 Level에서도 최고 수준이라는 것이 자랑스럽습니다. 감사합니다.
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    |2015.12.07
    잘 보았습니다ㅏ. 재난구조 로봇기술이 성장하여 향후에는 재난으로부터 매우 유용한 기술이 되길 바랍니다.
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    |2015.12.07
    유익한 정보 잘 보고 있습니다~감사합니다~
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    |2015.12.06
    우리나라의 대표로봇 기술의 수준이 세계에 널러 알려져서 기분좋은 일입니다.
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    |2015.12.04
    정말 대단한 로봇의 세계입니다. 재난구조로봇의 미래를 기대해 봅니다.
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    |2015.12.04
    예전에 티비에서 접하고는 굉장히 흥미롭게 시청했었는데.. 여기서 보니 더욱 새롭고 재미있습니다. 대한민국 공학계의 한 사람으로서 자부심을 느낍니다.. 수고 많으셨습니다. 감사합니다..
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    |2015.12.04
    우리나라가 우승을 했다는게 믿기지 않았는데 영상을 보니 정말 대단합니다. 우승팀원들께 늦었지만 다시금 축하드립니다.
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    |2015.06.16
    안녕하세요 팀카이스트 멤버 입니다. 좋은 참관기 감사합니다~
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    |2015.06.12
    이렇게 우울한 시절에 이렇게 기쁜 소식을 듣게 되다니...지나가는 국민 한사람으로서 자부심을 느낍니다. 대한민국 화이팅, 카이스트 화이팅 !!!
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    |2015.06.12
    여기서도 생생하게 현장의 순간들을 볼 수 있게, 또 느낄 수있게, 잘 정리 해주시고 심도 있게 설명해 주셔서 이해가 잘 되었습니다. 저도 개인적으로 로봇에 관심이 많은데 좋은 공부가 되었습니다. 특히 군사로봇쪽으로 관심이 많아서 DARPA의 치타로봇이라든지 드론 같은쪽에 많은 관심을 가지고 있어요 좋은 정보 감사 드립니다. 하시는 일 잘 되시고 좋은 하루 되십시오.
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    |2015.06.11
    DRC 2015 FINAL에서 뛰어난 성적으로 우승을 한 KAIST 오준호교수님과 팀원들에게 축하와 감사의 말씀을 드립니다. 대한민국의 엔지니어로서 자부심을 느끼고 기쁨을 주셔서 감사합니다. 더욱 발전된 휴보와 그 형제들을 위해 응원합니다.
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    |2015.06.11
    그렇지 않아도 뉴스에서 접하고 어떤 내용인지 궁금해 하고 있었습니다. 동영상 보다도 설명이 실감나고 재미있었습니다.
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