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김진환 교수팀, 국제 자율무인선 알고리즘 경진대회 우승
우리대학 기계공학과 학부생과 대학원생으로 구성된 학생팀(지도교수 김진환)이 `2019 국제 자율무인선 알고리즘 경진대회(2019 Virtual RobotX Competition)'에서 우승을 차지했다.
미 해군 연구개발국(ONR. U.S. Office of Naval Research)의 주최로 올해 처음 열린‘국제 자율무인선 알고리즘 경진대회’는 지난 9월 첫 알고리즘 코드 제출을 시작으로 약 3개월에 걸쳐 진행됐다. 한국·미국·중국·일본·호주·싱가포르 등 9개국 17개 대학팀이 참가했는데 국내 대학으로는 KAIST가 유일하게 출전했다.
이번 대회에는 미 해군대학원(NPS, Naval Postgraduate School)이 구축한 가상 환경이 도입됐다. 실제 바다에서 발생할 수 있는 바람·파도·조류 조건 등을 임의로 조절할 수 있는 공통의 가상 환경에 각 팀이 제출한 컴퓨터 알고리즘 코드를 적용해 결과물을 평가하는 방식으로 진행됐다.
각 참가팀에는 ▲바람과 파도 등이 영향을 미치는 바다 위에서 무인선의 위치와 방향을 일정하게 유지하기 ▲주어진 항로와 방향을 정확히 제어하며 목표점까지 이동하기 ▲해상에 나타난 임의의 물체를 탐지해서 정확한 위치를 찾고 물체의 구체적인 종류를 인식하기 ▲항해 부표를 따라가되 동시에 장애물을 피해 목표점까지 이동하기 ▲해상에 놓인 여러 개의 해상 도크(dock)에 표시된 마커의 모양과 색상을 인식하여 목표 도크 위치를 찾기 ▲목표 도크에 자동으로 진입해서 일정 시간 정박 후에 빠져나오기 등 모두 6개의 임무가 주어졌다.
주최 측은 참가 팀이 제출한 컴퓨터 알고리즘 코드에 다양한 가상 환경 조건을 적용한 뒤 주어진 임무의 수행도를 평가하고 6개 미션에 대한 성적을 모두 합산해 최종 순위를 결정했다.
KAIST팀은 총 3차례의 알고리즘 코드 제출과 평가를 거친 끝에 2개 종목에서 1위, 2개 종목에서 2위를 차지하는 등 6개의 전 종목에서 우수한 성적을 거뒀으며, 17개 참가팀 중 가장 높은 합산 성적을 기록해 종합 우승을 차지했다.
종합 2위와 3위는 미국의 조지아 공과대학(Georgia Tech)과 호주의 시드니 대학(University of Sydney)이 각각 차지했다. 지난 4일~6일 싱가포르에서 개최된 2019 RobotX Interactive Forum에서 진행된 시상식에는 김종휘·장준우 학생이 KAIST 대표로 참가해 수상했다.
〈2019 국제 자율무인선 알고리즘 경진대회 우승팀 (왼쪽 뒷줄부터 시계방향으로) 성수환(학사과정, 제어/경로계획-항법), 김종휘(박사과정, 리더/인식 알고리즘 총괄), 박진욱(석사과정-제어/경로계획-운동제어), 김태원(학사과정,탐지/인식-센서), 김준형(학사과정,탐지/인식-센서), 김경서(석사과정-제어/경로계획-경로계획), 조현근(석사과정, 탐지/인식-딥러닝), 장준우(석박사통합과정-제어 알고리즘 총괄), 홍승조(석사과정, 탐지/인식-센서융합)>
팀 리더를 맡은 김종휘 기계공학과 박사과정 학생은 "지난 수개월 동안 대회를 준비하면서 밤을 꼬박 새우는 날이 많았지만 학교에서 배운 지식이 가상 환경에서 실제로 적용되는 것을 보는 것이 모두에게 즐겁고 보람있는 경험이었다ˮ고 말했다. 김종휘 학생은 이어 "세계적으로 유명한 여러 대학팀들이 참가한 대회에서 우리나라를 대표해 좋은 성적으로 거두게 되어 기쁘다ˮ라고 우승 소감을 밝혔다.
김진환 기계공학과 교수가 지도하는 KAIST팀은 지난 2014년 싱가포르 마리나 베이에서 실제 무인 선박을 이용해 진행된 제1회 국제 자율무인선 경진대회에서 MIT에 이어 준우승을 차지한 바 있는데 이번 대회에서 우승을 차지함으로써 자율무인선 분야에서 KAIST가 보유한 우수한 기술력을 전 세계에 과시했다.
2019.12.26 조회수 7984 -
KAIST, 제1회 국제 자율무인선 대회서 준우승 차지
KAIST가 개발한 무인선박이 처음열린 국제대회에서 2위에 올랐다.
우리 학교 해양시스템공학전공 김진환 교수팀은 지난 10월 20~26일 싱가포르 마리나 베이(Marina Bay)에서 개최된 ‘제1회 국제 무인선박 경진대회’에서 미국 MIT에 이어 준우승을 차지했다.
무인자동차, 무인항공기와 더불어 해양 분야에서도 무인선박의 필요성이 점점 높아짐에 따라 이 분야 기술을 점검하고 육성하기 위해 미국 해군 연구개발국(ONR, Official of Naval Research)은 자율무인선 경진대회를 2년마다 개최하기로 했으며 올해 처음으로 열렸다.
한국, 미국, 호주, 일본, 싱가포르 등 환태평양 5개국에서 자국 내 선발을 거쳐 나라 별로 3개 팀씩 총 15개 팀이 참가한 본선에서는 MIT, 동경대, 동경공대, 싱가포르국립대, 난양공대, 호주 퀸즈랜드 공대 등 각국을 대표하는 학교들이 대거 출전했다. 우리나라에서는 KAIST외에도 서울대와 울산대가 참가했다.
이번 대회는 주최 측에서 제공한 길이 4.5m, 폭 2.5m의 무인선 플랫폼을 가지고 추진 시스템, 하드웨어, 자율 알고리즘 소프트웨어의 통합 시스템을 팀별로 구현해 △항로인식운항 △수중음원탐색 △부두자동접안 △부표원격관측 △수상장애물 인식 및 회피 등 총 5개 과제를 사용자의 조작 없이 자율적으로 수행하는 방식으로 진행됐다.
KAIST는 전체 15개 팀 가운데 6개 팀만을 뽑는 최종 결선진출자 결정전에서 홈팀인 싱가포르국립대에 이어 2위를 차지하며 3위의 MIT에 앞서 결승에 진출했으나 마지막 날 열린 결승에서 MIT에 우승을 내주며 준우승을 차지했다.
KAIST팀은 2등상 외에도 베스트 웹사이트 상과 후원사인 미국 방산 업체인 노스럽그루먼(Northrop Grumman)사의 특별상까지 총 1만 6천 5백불의 상금을 수상했다.
박승빈 대외부총장은 “세계적 수준에 올라와있는 우리나라의 무인로봇기술을 전 세계에 알리는 계기가 됐다”며 “세계적인 대회에서 좋은 성적을 거둬 글로벌 명문 연구중심대학으로 발돋움하고 있는 KAIST의 국제적 인지도와 위상을 드높였다”고 수상 의의를 밝혔다.
김진환 교수는 “최근 들어 무인기나 무인자동차와 함께 해양 분야에서도 무인선박, 무인잠수정과 같은 무인 시스템기술의 필요성이 높아지고 있다”며 “무인선 기술을 이용하면 앞으로 수로조사, 해양탐사, 영해 감시 및 정찰, 불법어업단속 등을 보다 효과적이고 안전하게 수행하는데 커다란 도움이 될 것”이라고 말했다.
한편, 김 교수는 이번 대회 후원기관인 미해군연구개발국의 지원 외에도 삼성중공업, 소나테크, 대양전기공업, 레드원테크놀러지 등 국내 기업 후원을 받아 참가했다.
대회 공식 사이트 : www.robotx.org KAIST팀 홈페이지 robotxangrynerds.blogspot.com
▣ KAIST팀 무인선
▣ 대회장면
▣ 미션
미션의 주요 목표: 부표를 경계로 한 항로를 인식하여 자율 운항을 통해 출구를 통과
미션 특징: 반드시 통과해야만 다음 임무 수행 가능.
미션 전략:
1. 라이다를 이용하여 입구 부표 및 출구 부표를 탐지하고 그 위치를 결정 2. 결정된 부표들의 위치를 기반으로 일련의 경유점들을 생성하고 이들을 추종함으로써 자율 운항 임무 수행.
미션의 주요 목표: 수중음원의 3차원 위치(x,y,z)를 탐색하여 심판에게 보고함.
미션 특징:
1. 가장 큰 배점이 할당됨.
2. 4개의 음원 중, 임의의 한 음원만 음파를 송신
3. 심판에게 보고된 음원의 추정위치가 실제 위치와 가까울수록 높은 점수를 획득
미션 전략:
1. 예상되는 수중 음원의 위치 근방으로 이동 후, 정지 2. 일정시간동안 청음 후, 추정된 음원의 위치로 다시 이동하여 청음 및 측위 과정을 반복함으로써 추정오류를 최소화 함.
미션의 주요 목표: 각 부두에 할당된 표식을 탐지하고, 목표 부두에 접안
미션 특징: 세 가지 다른 표식(십자가, 삼각형, 원)들을 서로 구분하고, 매일 다르게 공지되는 표식의 위치에 해당하는 부두에 정확히 접안해야 함.
미션 전략:
1. 세 가지 표식이 모두 보이는 위치로 이동 후, 영상처리 알고리즘을 통해 목표 표식을 탐지.
2. 추적 알고리즘의 적용을 통해 연속적인 표식의 위치 추정 3. 주 추진기 및 선수부 추진기를 이용한 횡방향 이동을 통해 목표 부두로 정확히 접안
미션의 주요 목표: 임의의 위치에 있는 발광 부유체를 인식하고 부유체가 발하는 색상의 순서를 인식하여 보고함.
미션 특징: 부유체에서는 세 가지 색상(빨강, 초록, 파랑)이 임의의 순서로 발광됨. 무인선이 발광 부유체에 충돌하였을 때, 해당 시도는 실격처리 됨.
미션 전략:
1. 라이다를 기반으로 임의의 위치에 있는 발광 부유체를 찾기 위해 사전 정의된 일련의 경유점을 따라 이동하며 그 위치를 탐색한다.
2. 발광 부유체의 위치 결정 후, 반경 10m의 위치에서 선수각/거리/위치 제어를 수행 3. 영상처리를 통한 색상 인식 및 발광 순서인식 알고리즘 적용
미션의 주요 목표: 지정된 입구로 진입 후 임의의 위치에 있는 장애물을 회피하여 지정된 출구를 통과
미션 특징: 입구, 출구 각각 3개의 구역 중, 매일 다르게 지정된 입구와 출구를 통과하여야 함. 무인선이 장애물과 충돌한 횟수에 따라 감점이 적용됨.
미션 전략:
1. 적절한 탐지 위치에서, 라이다를 이용하여 입구를 구성하는 부표를 탐지하고 그 위치를 결정
2. 결정된 부표들의 위치들을 기반으로 진입을 위한 경유점 생성
3. 라이다를 기반으로 장애물을 인식하고 인식 정보를 이용하여 경로계획 및 회피 알고리즘 적용 4. 입구 진입과 동일한 방법으로 출구 인식 및 통과
2014.12.05 조회수 14739