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문워크 추는 차세대 휴머노이드 로봇 개발
우리 연구진이 독자 개발한 휴머노이드 로봇은 시속 12km에 달하는 세계적 수준의 주행 성능과 함께, 눈을 감은 상태나 험지에서도 균형을 잃지 않는 탁월한 안정성을 자랑한다. 더 나아가 오리걸음, 문워크(Moonwalk) 등 사람 특유의 고난도 동작까지 소화하며, 실제 산업 현장에서 활용될 수 있는 차세대 로봇 플랫폼으로 주목받고 있다.
우리 대학 기계공학과 휴머노이드로봇연구센터(휴보랩)의 박해원 교수 연구팀이 차세대 휴머노이드 로봇의 하체 플랫폼을 독자 개발했다고 19일 밝혔다. 이번에 개발된 휴머노이드는 사람과 유사한 신장(165cm)과 체중(75kg)을 목표로, 인간 중심 환경에 맞춰 설계된 것이 특징이다.
이번에 개발된 하체 플랫폼은 모터, 감속기, 모터 드라이버 등 모든 핵심 부품을 연구팀이 직접 설계·제작했다는 점에서 의의가 크다. 휴머노이드 로봇의 성능을 좌우하는 주요 부품을 자체 기술로 확보하며 하드웨어 측면에서 기술적 독립성을 달성했다.
또한, 연구팀은 가상환경 내에서 자체 개발한 강화학습 알고리즘을 통해 인공지능 제어기를 훈련하고 시뮬레이션-현실 간 격차(Sim-to-Real Gap)를 극복하여 실환경에 성공적으로 적용함으로써, 알고리즘 측면에서도 기술적 독립성을 확보했다.
현재 개발된 휴머노이드는 평지에서 최대 3.25m/s(시속 약 12km)의 속도로 주행할 수 있으며, 30cm 이상의 단차 극복 능력(얼마나 높은 턱이나 계단, 장애물 같은 높이 차이를 오르내릴 수 있는지를 나타내는 성능 지표)을 갖췄고 앞으로 4.0m/s(시속 약 14km) 주행 속도, 사다리 등반, 40cm 이상 단차 극복 능력을 목표로 성능을 고도화할 계획이다.
박해원 교수팀은 KAIST 기계공학과 황보제민 교수팀(팔), MIT 김상배 교수팀(손), KAIST 전기및전자공학부 명현 교수팀(측위 및 내비게이션), KAIST 김재철AI대학원 임재환 교수팀(시각 기반 조작 지능)과 협력해, 상체까지 갖춘 완전한 휴머노이드 하드웨어와 인공지능 구현을 추진 중이다.
이를 통해 로봇이 무거운 물체 운반, 밸브·크랭크·문고리 조작, 보행과 조작이 동시에 요구되는 카트 밀기·사다리 오르기 등 복합 작업을 수행할 수 있도록 기술을 개발하고 있다. 나아가 실제 산업 현장의 복잡한 요구에 대응할 수 있는 다재다능한 신체 능력을 확보하는 것이 목표다.
연구팀은 이번 과정에서 단일 다리 기반 ‘홉핑(Hopping)’ 로봇도 제작했다. 이 로봇은 한 발로 균형을 유지하며 반복적으로 뛰는 고난도의 동작을 구현했으며, 360도 공중제비와 같은 극한 운동 능력까지 선보였다.
특히 생물학적 참고 모델이 없어 모방학습이 불가능한 상황에서, 연구팀은 질량중심 속도를 최적화하면서 착지 충격을 줄이는 AI 제어기를 강화학습으로 구현해 의미 있는 성과를 거뒀다.
박해원 교수는 “이번 성과는 핵심 부품부터 인공지능 제어기까지 자체 기술로 확보함으로써 휴머노이드 연구의 하드웨어와 소프트웨어 양 측면에서 독립성을 달성한 중요한 이정표”라며, “향후 상체까지 포함된 완전한 형태의 휴머노이드로 발전시켜 실제 산업 현장의 복잡한 요구를 해결하고, 나아가 사람과 함께 일할 수 있는 차세대 로봇으로 성장시키겠다”고 말했다.
이번 연구 성과는 기계공학과 박사과정 최종훈 학생이 제1 저자로서 10월 1일 개최되는 국제 휴머노이드 로봇 전문 학회 ‘Humanoids 2025’에서 하드웨어 개발 결과를 발표하고, 기계공학과 박사과정 강동윤, 김기정, 최종훈 학생이 공동 1저자로서 9월 29일 열리는 로봇지능 분야 최고 학회 ‘CoRL 2025’에서 인공지능 알고리즘 성과를 발표할 예정이다.
※논문 제목 및 논문:
Learning Impact-Rich Rotational Maneuvers via Centroidal Velocity Rewards and Sim-to-Real Techniques: A One-Leg Hopper Flip Case Study, Conference on Robot Learning (CoRL), Seoul, Korea 2025, Dongyun Kang, Gijeong Kim, JongHun Choe, Hajun Kim, Hae-Won Park, arxiv 버전: https://arxiv.org/abs/2505.12222
Design of a 3-DOF Hopping Robot with an Optimized Gearbox: An Intermediate Platform Toward Bipedal Robots, IEEE-RAS, International Conference on Humanoid Robots, Seoul, Korea, 2025, JongHun Choe, Gijeong Kim, Hajun Kim, Dongyun Kang, Min-Su Kim, Hae-Won Park, arxiv 버전: https://arxiv.org/abs/2505.12231
본 연구는 산업통상자원부 및 한국산업기술기획평가원(KEIT) 연구비 지원(RS-2024-00427719)으로 수행됐다.
※ 관련 영상 : https://youtu.be/ytWO7lldN4c
2025.09.19 조회수 2502 -
권동수 교수, 제13회 대한민국 로봇대상 대통령표창 수상
우리대학 미래의료로봇연구단 소장 권동수 교수(이지엔도서지컬 대표이사)가 제13회 대한민국 로봇대상 시상식 및 로봇인의 밤에서 대통령 표창을 수상했다.
권동수 교수는 국내 최초 개발된 유연수술로봇 ‘케이-플렉스(K-FLEX)’를 통해 국제적으로 저명한 의료로봇학회인 햄린 심포지엄(Hamlyn Symposium) 2018의 ‘서지컬 로봇 챌린지’에서 베스트 어플리케이션 어워드와 오버롤 위너 수상해 로봇 분야에서 우리 나라의 위상을 높인 공을 인정받았다.
국내 최초로 의료용 로봇연구를 시작한 권 교수 연구팀은 연구결과를 제품으로 상용화시켜 사회에 공헌하고자 ‘이지엔도서지컬’을 직접 설립했다.
연구팀의 유연한 형태의 의료로봇은 기존 수술에서 접근할 수 없던 영역까지 쉽게 수술할 수 있고, 의사에게는 직관적이고 편리한 조작을 제공하며 환자들에게는 절개를 최소화해 회복을 빠르게 한다.
권 교수 “표창의 영광을 텔레로보틱스 앤드 컨트롤 랩(Telerobotics and Control Lab.(TCL)) 연구실의 졸업생과 재학생에게 돌리고 싶다”라며 “세계가 주목할 수 있는 글로벌 의료로봇기업이 될 수 있도록 힘쓰겠다”라고 소감을 밝혔다.
2018.12.21 조회수 10724 -
스티브 박 교수, 김정 교수, 3차원 표면 코팅 가능한 로봇피부 개발
〈(왼쪽부터) 오진원 석사과정, 스티브박 교수, 양준창 박사과정 〉
우리 대학 신소재공학과 스티브 박 교수, 기계공학과 김정 교수 공동 연구팀이 3차원 표면에 코팅이 가능하며 자극을 구분할 수 있는 로봇피부를 개발했다.
오진원 석사과정, 양준창 박사과정이 공동 1저자, 박현규 석사과정이 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 8월 28자 표지논문으로 게재됐다.
오늘날 로봇연구는 인간과 같은 기능을 가진 휴머노이드, 몸에 착용하는 헬스케어 장치 등 인간처럼 촉각을 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 로봇의 복잡한 형상에 균일하게 코팅할 수 있는 로봇피부를 개발했다. 균일한 코팅은 로봇피부에 가해진 자극을 보다 정확히 측정할 수 있게 해주는 핵심 기술이다.
개발된 로봇피부 용액을 원하는 물체에 뿌린 뒤 굳히면 로봇피부가 형성된다. 매우 간편한 용액공정을 통해 제작하므로 저비용으로 대면적 및 대량생산이 가능하다. 또한 복잡한 형태를 지닌 로봇에도 적용할 수 있다.
특히 이 로봇피부는 인간과 같이 압력과 인장력을 구분해낸다. 수직 압력과 마찰에 대해 로봇피부의 내부구조가 각각 다르게 변형되기 때문에 이들을 구분할 수 있다.
또한 의료영상 기법 중 하나인 전기임피던스영상(EIT) 기술을 이용함으로써 복잡한 전기 배선 없이 로봇피부에 마찰이 가해지는 곳을 정확히 측정했다.
스티브 박 교수는 “개발된 로봇피부는 저비용으로 대량생산이 가능하며, 복잡한 3차원 표면에도 손쉽게 코팅이 가능하다”며, ”로봇피부의 상용화에 한 걸음 가까워질 수 있는 원천기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진연구) 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 표면 코팅이 가능한 로봇피부 모식도 (ACS 나노 8월호 표지)
그림2. 전기임피던스영상법을 활용한 다양한 자극 측정
그림3. 다양한 코팅법을 활용한 로봇피부의 제작 및 로봇피부 신호 확인
2018.09.13 조회수 19819 -
유연 원격 내시경 수술로봇 K-FLEX로 동물실험 성공
〈이동호 박사과정, 네덜란드 라드바우드 대학 록사나 교수, 황민호 박사, 안정도 박사과정, 권동수 교수〉
우리 대학 기계공학과 미래의료로봇연구단(소장 권동수 교수)이 개발한 유연 원격 내시경수술로봇 ‘케이-플렉스(K-FLEX)’가 살아있는 동물의 담낭을 절개하는 수술에 성공했다.
지난 7월 17일 연구팀은 돼지를 통한 전 임상실험을 진행했다. 복강에 삽입된 유연 내시경 수술로봇을 이용해 담낭을 절개하는 실험이며 복강 내 로봇의 정밀 제어기술과 소형관절 설계기술이 핵심 기반기술이다.
이번 연구를 통해 전량을 수입에 의존하는 국내 연성 내시경 시장의 활로 개척과 더불어 암 치료 관련 사회적 비용의 축소 효과를 기대할 수 있을 것으로 전망된다.
연구팀의 케이-플렉스 로봇은 입이나 항문, 요도 등 우리 몸에 존재하는 통로를 따라 뱀처럼 유연하게 삽입돼 몸속을 자유롭게 관찰한다. 이상이 있는 경우 손가락처럼 생긴 초소형 로봇 팔이 나와 수술을 진행한다.
기존의 상용화된 수술 로봇은 곧은 수술도구를 이용하고 복부에 3~4개의 구멍을 내야 하는 문제점이 있는 반면 연구팀의 기술은 외부절개 없이 내부절개만으로 수술이 가능해 출혈량, 세균 감염, 합병증 등의 위험을 줄일 수 있다.
이러한 장점에도 불구하고 이 기술은 상용화가 활발하지 않다. 수술에 요구되는 기술의 난이도가 높고 필요조건들이 많기 때문이다. 로봇이 인체 내부의 굴곡진 부분으로 진입하기 위해 유연하면서도 큰 힘을 낼 수 있어야 하고, 기존 수술 로봇보다 더 많은 공간적 제약을 받는다.
연구팀은 위와 같은 유연성과 소형화 문제를 해결할 수 있는 강인한 소형 관절 기술을 개발했다. 핵심 연구원인 황민호 박사의 연구를 통해 초소형 로봇 팔이 낼 수 있는 힘을 두 배 이상 끌어올리는 동시에 크기도 절반으로 축소시켰다.
곧은 직선 형태의 수술 기술과 달리 유연 수술 로봇 기술은 전 세계적으로도 발전되지 않은 상황이다. 권 교수 연구팀은 내시경 모듈을 제외한 모든 부품과 소프트웨어를 순수 국내 기술을 통해 개발했다.
연구팀은 국립암센터 손대경 교수 연구팀의 협조를 통해 돼지 배의 표면에 만든 절개 부위에 다양한 방향과 각도로 휘어지는 유연 내시경 수술로봇을 삽입하고 병변이 위치한 간과 담낭으로 로봇을 접근시켰다.
이후 내시경의 채널을 통과한 직경 3.7mm의 소형 수술도구가 간을 젖히며 수술을 위한 시야 확보를 한 뒤 다른 채널을 통과한 전기 소작기를 이용해 간과 담낭 사이를 절제했다.
모든 수술 과정은 연구팀이 내시경의 앞부분에 설치한 카메라를 통해 송출된 돼지 신체 내부를 모니터링하며 원격 조종 장치를 통해 진행됐다.
한편 연구팀은 이 기술을 통해 지난 6월 29일 영국 런던 임페리얼 컬리지에서 열린 ‘서지컬 로봇 챌린지 2018(Surgical Robot Challenge 2018)’에서 수술로봇 강국들을 제치고 ‘베스트 어플리케이션 어워드’와 ‘오버롤 위너’상을 동시에 수상하기도 했다.
이번 연구를 총괄한 권동수 교수는 “이번 실험의 의미는 국내 최초로 유연한 내시경로봇을 살아있는 동물의 복강 내에서 이동시켜 병변에 접근시키고 수술을 진행함으로써 임상 적용의 가능성을 확인했다는 의미를 갖는다”고 말했다.
권 교수 연구팀은 이러한 핵심기술을 기반으로 2018년도 ‘이지엔도서지컬(EasyEndo Surgical Inc.)’이라는 수술로봇 회사를 설립했다. 권 교수를 비롯한 8명의 학생들이 공동 창업한 회사로, 케이-플렉스를 포함한 다양한 수술로봇을 개발하고 있다.
케이-플렉스 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 사진 설명
사진1. K-FLEX 시스템 전체 그림
2018.08.16 조회수 14509 -
AI 월드컵 2017 대회, AI 축구종목서 전북대 AR Lab 우승
우리학교 공과대학(학장 김종환)이 1일 세계 최초로 개최한 인공지능 축구대회인 ‘AI 월드컵 2017’의 축구종목 결선대회에서 전북대 자율로봇연구실 소속 석사 및 박사과정 학생과 박사 등 4명으로 구성된 AR Lab이 우승해 상금 1000만원을 차지했다. AI 축구는 4차 산업혁명의 핵심기술인 Q-Learning을 포함한 AI기술과 딥 러닝 방식을 기반으로 각 팀당 5대의 학습된 가상의 선수로봇이 참가자의 조작 없이 상대팀 골대에 골을 넣어 득점하는 방식으로 진행하는 축구 경기로 전·후반 각 5분씩, 그리고 인공지능 구현방법 발표 5분 등 총 15분에 걸쳐 진행됐다. 준우승은 우리대학 전기및전자공학부 소속 학생 6명으로 구성된 WISRL이 차지해 500만원의 상금을 획득했고 공동 3위는 우리대학 AIM팀과 KAIST BML팀이 각각 차지했다. AI 경기해설 및 AI 기자 종목은 심사기준을 충족시키는 팀이 없어 각각 2개 종목에서는 우승팀을 선정하지 않고 AI 경기해설 종목에서 얄리팀을, AI 기자 종목에서는 KAIST Deep CMT 팀을 각각 장려상 수상자로 선정했다.
2017.12.04 조회수 17837 -
학부생 주최 국제학술회의 개최
- 아이시스츠-카이스트 2008, 14일(월)부터 5일간 교내에서- 40여개국 200여명 학생 참가, 국제 교류 및 국내외 석학들과 토론
대학 학부생들이 주최하는 ‘과학기술의 사회통합을 위한 국제학술회의(아이시스츠-카이스트2008, ICISTS-KAIST2008, International Conference for the Integration of Science and Technology into Society)’가 우리학교에서 개최된다. 행사기간은 오는 14일(월)부터 5일간이다.
이 학술회의는 지난 2005년 KAIST내 학생단체인 ‘과학기술과 사회통합을 위한 국제학생회의(ICISTS)’의 주관하에 처음 시작됐으며, 올해가 네 번째다. 세계적인 유명 과학자를 비롯한 다양한 분야의 전문가를 초청, 그들의 높은 안목을 이해하고 의견을 교류함으로써 참가학생들의 시야를 넓힘은 물론, 이를 통한 국제적인 인적, 지적 네트웤을 형성하는 것이 목적이다. 과학기술의 사회통합이라는 목표아래 매년 세계 각국의 유명 학자들과 40여개국, 200여명의 대학생들이 참가하고 있다.
이번 2008년도 행사에는 김명자 전 환경부장관이 기조연설자로 초청됐으며, 미래학자 제임스 데이터(James Dator)를 비롯한 여러 분야의 전문가들이 연사로 나선다. 토론의 주제는 ▲인간과 로봇의 공존(Robotics) ▲뇌과학에 대한 새로운 접근(Neo-Brain Science) ▲교통정보시스템의 체계화(Traffimatics) 등이다.
첫 번째 주제인 ‘인간과 로봇의 공존(Robotics)’은 로봇이 단순히 인간을 닮은 기계라는 추상적인 개념에서, 점점 지각할 수 있고, 손으로 만질 수 있는 개념으로 변해가는 시대의 흐름에 착안했다. 현재의 로봇기술과 산업을 진단하고 앞으로 오게 될 인간-로봇 공생사회의 장점과 문제의 해결책을 모색한다. 주요 초청 연사로는 오준호 KAIST 기계공학과 교수 겸 휴머노이드로봇연구센터 소장, 제임스 데이터(James Dator) 하와이대 교수 겸 미래학연구소 소장, 스티븐 듀보스키(Steven Dubowsky) MIT 기계공학과 석좌교수 등이 있다.
두 번째 주제인 ‘뇌과학에 대한 새로운 접근(Neo-Brain Science)’에서는 뇌에 대한 관심과 연구가 활발해짐에 따라 뇌를 단순한 생물학적 연구 대상이 아닌 심리학, 경제학, 미술 분야 등의 다양한 각도에서 접근하려는 시도를 다루게 된다. 뇌과학 분야의 최신 융합 학문들을 소개하고 ‘융합’을 실현시키기 위해 요구되는 변화와 자세들에 대해 논의한다. 강운중 시카고의과대학교 교수 겸 파킨슨병 질병연구센터 공동소장, 장진우 연세대 의과대학 신경외과 교수, 이수영 KAIST 바이오및뇌공학과 교수 겸 뇌과학연구센터 소장, 음악교육 및 치료전문가인 마가렛 브랜드먼(Margaret Brandman), 성격유형 검사인 MBTI Test 연구원 피터 가이어(Peter Geyer) 등이 주요 연사다.
세 번째 주제인 ‘교통정보시스템의 체계화(Traffimatics)’에서는 지능형 교통 시스템이라 불리는 ITS(Intelligent Transport Systems)가 교통 정책과 교통 공학에 있어서 새로운 패러다임을 가져올 것이라는 데에 초점을 맞추게 된다. 일반인들에게 익숙하지 않은 교통학을 소개함으로서 지능형 교통, 정보, 운영 시스템에 대한 정보를 제공하고 ITS의 필요성과 잠재력에 대해 토론한다. 주요 연사로는 MIT의 센서블 도시 연구소(SENSEable City Laboratory) 공동소장인 아사프 비더만(Assaf Biderman), 리처드 테이 (Richard Tay) 캘거리 대학교 교수, 쇼시 미조카미(Shoshi Mizokami) 구마모토 대학교 교수, 토머 톨레도(Tomer Toledo) 이스라엘공대 전임강사, 제프리 크레이그 안트(Jeffrey Craig Arndt) 텍사스 A&M 대학교의 텍사스교통연구소 연구원, 백호종, 미주리대학교 도시 및 건설공학과 교수 등이다.
2008.07.15 조회수 23331