세종대·베트남 해양대·영국 로열칼리지 오브아트(RCA) 국제연구팀, IEEE Transactions on Intelligent Vehicles’에 논문 발표
세종대, 베트남해양대, 영국 로열칼리지 오브아트(RCA) 등으로 이뤄진 국제공동연구팀이 외부의 강한 충격에도 넘어지지 않는 차세대 1인용 이동수단 ‘볼봇(Ballbot)’의 핵심 제어 모모벳을 개발했다.
테크엑스플로어 보도에 따르면, 세종대 응우옌 쑤언 뭉(Nguyen Xuan-Mung) 교수 등으로 이뤄진 국제공동연구팀은 적응형 외란 관측기(DOB·adaptive disturbance observer)를 다른 제어시스템과 결합하여, 볼봇 구동 차량(BDV·ballbot drive vehicle)이 크고 작은 외부 외란에 대해 더 우수하고 강인한 비선형 제어를 달성하도록 했다.
연구팀이 개발한 ‘DOB-CCS(DOB-Based combined control system)’ 시스템은 인공지능(AI)처럼 외부의 충격을 실시간으로 예측하고 상쇄하여, 약 300N(뉴턴)의 힘으로 걷어차는 강한 충격을 받고도 7초 만에 스스로 균형을 되찾는 데 성공했다.
이번 연구 결과는 전문 학술지 ‘IEEE Transactions on Intelligent Vehicles’에 게재됐다. (논문 제목:Intelligent Robust Disturbance Rejection Control of a Ballbot Drive Micromobility Vehicle)
이번 연구는 도로의 요철이나 예기치 못한 충돌에 취약했던 기존 전동 스쿠터 등 개인용 이동수단의 안정성 한계를 극복하기 위해 시작됐다. 연구팀은 단 하나의 구형 바퀴로 움직이는 볼봇에 지능형 제어 시스템을 결합하는 혁신적인 방식을 고안했다.
핵심 기술인 ‘DOB-CCS’는 볼봇의 자세를 유지하는 기술(PFL·partial feedback linearization)과 정밀한 주행을 담당하는 기술(SMC·sliding mode control)을 통합하고, 여기에 외부 충격을 실시간으로 관측하고 그 힘을 상쇄하는 ‘외란 관측기(DOB)’를 결합한 것이다. 이 관측기가 모모벳의 ‘지능’ 역할을 해 외부 충격에 즉각적으로 대응할 수 있게 만든다.
연구팀은 시뮬레이션이 아닌 실제 모모벳을 통한 실험으로 기술의 성능을 입증했다. 핵심적인 ‘외부 충격 테스트’에서 300N의 충격을 이겨냈을 뿐만 아니라, 목표 경로를 따라 주행하는 정밀도 실험에서도 기존 제어 방식보다 오차율을 약 7.8% 줄이는 데 성공했다. 정지 또는 주행 시 자세 오차 역시 1.5도 미만으로 매우 안정적인 성능을 보였다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com