우주정거장 누비는 무중력 자율비행 로봇 ‘애스트로비’ 나온다

GIST, NASA 로봇 ‘애스트로비’ 항법 데이터 세트 개발
4개 카테고리·23개 데이터 세트 공개

미 항공우주국(NASA) 에임스연구센터가 개발한 로봇 ‘애스트로비(Astrobee)’./NASA

국내 연구진이 우주정거장에서 다양한 작업을 수행하는 로봇이 자유롭게 움직일 수 있도록 돕는 자율비행 기술을 개발했다. 이 기술은 공상과학(SF) 영화 속 우주인들을 돕는 첨단 로봇이 등장하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

김표진 광주과학기술원(GIST) 기계공학부 교수 연구팀은 무중력 환경에서 활동하는 자율비행 로봇의 통합 데이터 세트를 세계 최초로 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 미 항공우주국(NASA) 에임스연구센터가 개발한 로봇 ‘애스트로비(Astrobee)’의 센서 데이터를 수집해 무중력 자율비행 기술을 개발했다. 애스트로비는 한 변이 32㎝인 정육면체 로봇으로, 국제우주정거장(ISS) 내 소음 측정과 실험 기록, 화물 이동 등 다양한 작업을 수행한다.

애스트로비가 우주정거장 안에서 움직이기 위해선 로봇이 자신의 위치를 파악하는 ‘비주얼 슬램(Visual SLAM)’ 기술이 필요하다. 슬램 기술은 로봇이 자율주행에 필요한 위치 정보를 제공하고 지도 정보를 만드는 기술을 말한다. 비주얼 슬램은 카메라 영상 데이터를 기반으로 하는 슬램 기술을 의미한다.

애스트로비에 비주얼 슬램을 적용하기 위해선 우주정거장의 공간적 특성이 반영된 데이터 세트를 얻어야 한다. 우주정거장은 빛 변화나 떠다니는 물체의 방해로 주변 환경이 바뀌어 로봇이 주변을 인지하고 위치를 파악하는 데 어려움을 겪는다. 하지만 우주정거장에서 활용할 수 있는 항법 기술을 개발하기엔 데이터와 자원이 부족하다는 한계가 있다.

김표진 광주과학기술원(GIST) 기계공학부 교수 연구팀이 수집한 애스트로비의 시야와 움직임 관련 데이터./GIST

연구팀은 애스트로비가 사용하는 항법에 어려움을 주는 시나리오를 분석해 자율비행 데이터 세트를 제안했다. 이 데이터 세트는 무중력 환경에서 발생할 수 있는 다양한 시나리오를 포함한다. 연구팀은 애스트로비 데이터를 활용해 우주 환경에서 적합한 항법 알고리즘을 평가할 수 있다고 설명했다.

연구팀은 자유 비행(Free Flight)과 보정(Calibration), 차량 내 활동(Intra Vehicular Activity), 테스트·디버깅(Test and Debugging)의 4개 카테고리로 총 23개의 데이터 세트를 공개했다. 이 데이터 세트는 간단한 회전과 주행, 주변 탐색 같은 실제 임무에 얻은 데이터로 구성됐다.

김표진 교수는 “실제 ISS에서 얻어진 데이터 세트와 자율항법 실험 결과를 통해 우주 임무를 위한 더 효율적이고 안정적인 항법 시스템 개발에 대한 방향성을 제공했다”며 “이번에 개발된 데이터 세트와 실험 결과를 기반으로 우주비행사와 신속하고 정확한 협력이 가능한 자율항법 알고리즘을 개발하는 것이 최종 목표”라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 미국전기전자공학회가 발간하는 국제 학술지 ‘IEEE 로보틱스·자동화 레터스(IEEE Robotics and Automation Letters)’에 지난달 12일 온라인 게재됐다.

참고자료

IEEE Robotics and Automation Letters, DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2024.3364834

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -