군집로봇이 주변 로봇 따라 공간 형태 파악…도넛형은 어떤 원리로 구별했나

프랑스 파리대와 소르본대 공동연구팀이 개별 로봇끼리 근거리 통신으로 정보를 주고받아 활동 공간의 형태를 파악하는 기술을 개발했다.

복잡한 공간 감지 장비나 위치 추적 기술 없이 근거리 통신만으로 작동한다는 점이 특징이다.

연구 결과는 10월 22일(현지시간) 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 게재됐다.

핵심은 열이 공간을 따라 퍼지는 방식이다. 열은 한 지점에서 주변으로 확산되며, 그 경로는 공간의 모양에 따라 달라진다.

원형 물체에서는 여러 방향으로 퍼질 수 있지만, 도넛형에서는 가운데 빈 곳을 통과할 수 없어 도넛 모양의 경로를 돌아야 한다.

따라서 반대편까지 열이 도달하는 데 더 오래 걸린다.

연구팀은 이 원리를 ‘스펙트럼 군집로봇공학’ 체계로 옮겼다.

로봇들은 서로 간격을 벌린 뒤 임의의 수치값을 이웃에게 전달하고, 각자는 자신의 값을 이웃 로봇들이 가진 값의 평균에 맞춰 조정한다.

이런 상호작용이 이어지면서 수치정보가 군집 안으로 퍼진다.

연구팀은 정보가 확산되는 속도에서 공간의 기하학적 특성을 나타내는 ‘라플라시안 고유값’을 추정하고, 이를 미리 정의된 공간 형태의 고유값과 비교해 로봇들이 있는 곳의 형태를 판별하도록 했다.

열 대신 수치 정보가 로봇 사이를 이동하는 셈이다.

검증에는 각각 25대의 킬로봇과 포고봇으로 구성된 군집이 쓰였으며, 시뮬레이션과 실제 실험이 진행됐다.

두 군집은 공간이 원판인지 도넛형인지 구별했다. 정확도는 킬로봇이 73%, 포고봇이 100%였다.

별 모양·직각삼각형·정사각형 등 5개 도형도 구분했다.

연구팀은 이 접근법이 군집에 속한 로봇 수를 스스로 세거나 공간의 경계와 내부 빈 곳을 인식하는 작업에도 활용될 수 있다고 밝혔다.