군집로봇이 주변 공간 형태 파악, 위치추적 없이 어떻게 가능할까

프랑스 파리대와 소르본대 공동연구팀이 복잡한 감지 장비나 위치 추적 기술 없이 군집로봇이 주변 공간의 형태를 알아내는 방법을 개발했다.

로봇 한 대가 전체 공간을 측정하는 대신, 이웃 로봇과 정보를 주고받는 과정에서 공간의 모양을 추정한다.

연구 결과는 현지시간 10월 22일 국제학술지 《사이언스 로보틱스》에 게재됐다.

핵심 아이디어는 열이 퍼지는 방식이다.

원형 공간에서는 한 지점에서 시작된 열이 여러 방향으로 확산할 수 있지만, 가운데가 빈 도넛형 공간에서는 열이 둥근 경로를 따라 돌아야 해 반대편에 도달하기까지 더 오래 걸린다.

연구팀은 이 차이를 로봇 사이의 정보 확산으로 재현하는 ‘스펙트럼 군집로봇공학’ 체계를 고안했다.

로봇들은 서로 간격을 벌린 뒤 임의의 수치값을 이웃에게 전달하고, 각자 가진 값을 이웃들의 평균에 맞춰 조정한다.

열 대신 숫자가 퍼지는 속도와 양상이 공간의 형태를 드러내는 셈이다.

연구팀은 정보 확산 속도에서 공간의 기하학적 특성을 나타내는 라플라시안 고유값을 추정한 뒤, 이를 미리 정의한 공간 형태의 값과 비교하도록 했다.

각각 25대로 이뤄진 킬로봇과 포고봇 군집을 대상으로 시뮬레이션과 실제 실험을 진행한 결과, 두 군집은 원판과 도넛형 공간을 구별했다.

정확도는 킬로봇 73%, 포고봇 100%로 차이가 났다. 별 모양·직각삼각형·정사각형을 포함한 5개 도형도 구분했다.

연구팀은 이 접근법을 군집의 로봇 수를 스스로 세거나 공간의 경계와 내부 빈 곳을 인식하는 작업에도 활용할 수 있다고 밝혔다.

개별 로봇이 주고받는 정보만으로 공간을 읽을 수 있다는 점이 이 방식의 특징이다.