바퀴 달고 360도 공중회전…아틀라스, 액추에이터 한계에 도전

보스턴다이내믹스 , 연구용 바퀴형 아틀라스 공개
모터·전신 제어 기술 한계 검증…스쿠터 휠 장착

아틀라스 휠타입이 방향을 전환하며 주행하는 모습./보스턴 다이내믹스

현대자동차그룹 로봇 전문 계열사 보스턴 다이내믹스가 휴머노이드 로봇 아틀라스의 발을 바퀴로 바꿔 고난도 주행과 회전 동작을 시험했다. 단순히 새로운 이동 방식을 구현하는 시험을 넘어 학습 기반 제어 기술을 활용해 로봇 구동장치인 액추에이터의 성능 한계까지 밀어붙이는 실험이라는 평가다. 바퀴 주행이라는 가혹한 조건에서 모터의 출력과 반응 속도, 전신 제어 능력을 검증하며 차세대 휴머노이드의 기술적 완성도를 끌어올리는 데 초점을 맞췄다.

보스턴 다이내믹스는 9일(현지시간) 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)에 발 대신 바퀴를 장착하고 다양한 고난도 동작을 수행하는 영상을 공개했다.

이번 실험은 모터와 전신 제어 기술이 극한의 조건에서도 안정적으로 작동하는지 확인하기 위한 연구 프로젝트다. 특히 바퀴를 장착한 아틀라스를 통해 액추에이터에 높은 부하를 지속적으로 가하면서 구동 성능의 한계를 시험하고, 실제 하드웨어의 특성을 정밀하게 모델링하는 데 목적이 있다.

아틀라스는 영상에서 양발 대신 장착된 바퀴를 이용해 빠르게 방향을 전환하고 옆으로 이동한다. 피겨 스케이팅 선수를 연상시키는 360도 회전 점프도 선보인다. 공중에서 몸 전체를 한 바퀴 돌린 뒤 균형을 유지하며 착지하는 동작이다.

한쪽 다리를 들어 올린 채 반대쪽 바퀴 하나만으로 몸을 지탱하거나, 바닥에 쓰러진 상태에서 스스로 일어나 곧바로 전진하는 모습도 담겼다. 바닥과의 접촉 방식이 달라지고 무게중심이 급격하게 변하는 상황에서도 로봇이 전신의 움직임을 정교하게 제어할 수 있다는 점을 보여준다.

특히 이번 실험에서 주목할 부분은 발목 관절에 적용된 모터의 역할이다. 일반적인 보행에서 발목 관절은 발의 각도를 조절하고 몸의 균형을 잡는 역할을 한다.

반면 바퀴를 장착하면 모터는 바퀴를 고속으로 연속 회전시키면서 로봇 본체의 무게와 움직임에 따른 관성까지 감당해야 한다. 단순한 관절 구동을 넘어 지속적인 회전과 높은 부하를 견디는 구동 능력이 요구되는 셈이다.

아틀라스의 액추에이터가 순간적인 힘을 내는 수준을 넘어 넓은 제어 대역폭과 기계적 내구성을 확보하는 방향으로 발전하고 있음을 보여주는 대목이다.

보스턴 다이내믹스는 휠 주행을 액추에이터의 성능을 극한까지 시험할 수 있는 조건으로 활용했다. 출발과 가속, 회전, 정지 과정에서 모터가 높은 토크와 속도를 반복적으로 구현해야 하기 때문이다.

이 과정에는 학습 기반 제어기(learned controller)와 강화학습도 적용됐다. 로봇이 다양한 동작을 가상환경에서 반복적으로 학습한 뒤 실제 하드웨어에서 구현하는 방식이다. 핵심은 시뮬레이션과 실제 로봇 사이의 차이를 최소화하는 것이다.

이를 위해 보스턴다이나믹스는 실제 모터의 작동 특성을 가상환경에 정밀하게 반영했다. 이후 시뮬레이션에서 학습한 동작을 실제 로봇에 적용하는 심투리얼(sim-to-real) 기술을 활용해 가상환경에서 습득한 움직임이 현실에서도 안정적으로 구현되도록 했다.

이 같은 학습 과정을 거쳐 아틀라스는 인간의 동작을 모사한 360도 회전 점프를 첫 시도 만에 성공적으로 수행했다고 보스턴 다이내믹스는 설명했다.

다만 이번에 공개된 휠 타입 아틀라스는 상용화를 위한 모델이 아닌 연구용 플랫폼으로, 다양한 구동 환경에서 하드웨어의 한계를 검증하고 제어 기술을 고도화해 향후 휴머노이드 로봇의 움직임과 신뢰성을 높이겠다는 취지다.

앤디 우(Andy Wu) 아틀라스 제어 엔지니어는 영상에서 "학습 과정에서 로봇이 점프하면서 측면으로 이동하는 사이드 대시(side dash)를 수행하는 모습이 특히 인상적이었다"며 "학습 파이프라인을 통해 로봇이 스스로 휠을 굴려 이동하는 방법을 찾아냈을 땐 놀랍고 기분이 좋았다"고 말했다.