%ed%9c%b4%eb%a8%b8%eb%85%b8%ec%9d%b4%eb%93%9c%eb%a1%9c%eb%b4%87
-
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 1757 -
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 23168 -
한국형 휴머노이드 로봇 휴보(HUBO) 개발
기계공학과 오준호(吳俊鎬, 50) 교수팀은 지난 3년여의 연구기간에 걸쳐 국내 최초로 이족보행이 가능한 완전한 외양을 갖춘 2족 보행 로봇을 개발하고 그 사진을 공개했다.
연구책임자: 오준호 교수
연구진 : 김정엽(박사과정 4년), 박일우(박사과정 3년), 이정호(박사과정 3년), 김민수(박사과정 1년), 조백규(박사과정 1년)
새로이 선보인 휴머노이드로봇 휴보는 2003년도에 개발된 KHR-2의 성능을 업그레이드 한 모델로 몸 전체의 기계적 강성을 증가 시켜 보다 안정된 보행을 가능하게 하였고 상체 관절의 구동방식을 개선하여 더욱 부드러운 동작이 가능하게 하였다.
HUBO는 현재 0~32cm보폭으로 최대 시속 1.25km/h 전진보행한다. 좌/우 옆걸음, 뒤걸음, 좌/우 회전 걸음, 다양한 몸동작, 독립적인 5개의 손가락 운동, 독립적인 양 안구 운동, 손목의 힘/모멘트 센서를 통한 외력감지 등이 가능하며 이를 통하여 자유걸음새, 외력에 따라 움직이는 팔동작, 외부 안내에 따라 자유롭게 걷는 걸음, 비젼을 통한 실시간 목표 추적, 음성 인식 및 합성을 통한 대화 등을 수행한다. 아직 달리기(주행)과 층계오르기 등의 걸음새는 구현 되지 않았으나 추후 연구를 실시할 예정이다.
KHR 시리즈를 구현함에 있어 가능한 많은 구동자유도, 가능한 긴 작동시간, 콤팩트하고 미려한 외관(예: 백팩의 제거), 저렴한 개발비 및 최소의 유지비, 최단의 개발기간을 목표로 하였다.
이를 위하여 구동감속부, 힘/모멘트 센서, 관성센서, 서보 드라이버, 분산제어기, 실시간 제어 아키텍쳐 등 요소 기술을 자체 설계하여 구현함으로써 설계를 최적화 하도록 하였다. 또한 간결한 구조물설계를 통하여 기계적 강성을 얻었으며 기구학적 불확실성을 최소화 하였다.
연구개발과정을 표로 보면 아래와 같다.
기간
지원기관
예산
KHR-1
2002.1 - 2002.12
BK21, HWRS ERC
0.8억
KHR-2
2003.1 - 2003. 12
BK21, 기관고유사업
1.7억
KHR-3(HUBO)
2004.1 - 2004. 12
BK21, 산업자원부
5.5억
특징
KHR-1
21축, 중앙집중제어 방식,
머리와 손 부분이 없는 보행 기능위주의 구조 키 130cm, 무게:45Kg
KHR-2
41축, 분산제어방식(CAN 통신)
실시간 window xp - RTX
power 300w, 키:125cm, 무게 55kg, 비젼 기능
부분적 커버를 갖는 외양
보행속도: 25cm, 65회/분 = 0.95km/h 연속작동시간: 45분/1회충전
KHR-3(HUBO)
KHR-2의 업그레이드된 기구 및 기능
- 음성합성 및 인식기능
- 몸체의 기계적 강성 증가
- 상체 관절의 구동 메카니즘 개선
- 완벽한 enclosure 형 와관 구현
- 32cm 보행+ 65회/분 = 1.25Km/h - 연속작동: 90분 /1회충전
향후계획:
- 층계오르기 구현, - 보행속도 향상, - 달리기 구현
- 자유걸음새 구현, - 인간과 상호작용능력 개선 - 다양한 대중 performance 시연
한편, 휴보 개발의 기대 효과를 살펴보면,
- 환상을 현실에서 구현할 수 있다는 비젼을 제시,
- 국내의 기술력으로 휴머노이드 로봇을 개발함으로써 기술력을 대 내외에 과시하여 국민적 자긍심을 고취,
- 관련 첨단기술(구동기, 감속기, 2차전지, 각종센서, 제어기, 시스템기술)의 국산화를 통한 기술 spin off 효과 - 관련기술 최 선진국인 일본과 가시적인 경쟁을 통한 국가 기술위상확립 등을 들 수 있다.
2004.12.27 조회수 29618