‘비행 경로·이동 시간’ 단일 단계에서 동시에 최적화 처리
'IEEE 로보틱스 앤 오토메이션 레터스'에 연구 논문 발표
MIT와 펜실베이니아대공동 연구팀이 무인항공기(UAV)의 실시간 경로 계획을 위한 오픈소스 시스템 '마이티(MIGHTY)'를 개발했다고 MIT 뉴스가 보도했다.
연구팀에 따르면,재난 현장에서 자율 비행 드론이 실용적으로 활용되려면, 돌발적으로 나타나는장애물을 효과적으로 회피하고비행 시간도최소화해야 한다.
'마이티'는 '허미트 스플라인(Hermite spline)'이라는 수학적 기법을 활용해 비행 경로와 이동 시간을 단일 단계에서 동시에 최적화할 수 있다. 기존의 경로 계획 시스템은 먼저 이동 시간을 고정한 뒤 최적 경로를 찾는 방식을 취했으나, 마이티는 두 요소를 함께 처리함으로써 더 매끄러운 궤적을 더 빠르게 생성할 수 있다는 설명이다.
이 시스템은 UAV의 온보드 컴퓨터와 라이다(LiDAR) 센서만으로 실시간 비행이 가능하다. 초기 비행 궤적을 추정한 뒤 반복적인 최적화로 경로를 정밀하게 보정하는 방식을 채택해 계산 부담을 크게 줄였다.
시뮬레이션 실험 결과마이티는 기존 최첨단 기법 대비 약 90%의 연산 시간만으로도목적지 도달 속도는 약 15% 빠른 것으로 나타났다. 실제 테스트에선초속 6.7미터 속도로 비행하면서 모든 장애물을 회피했다.
이 시스템은 수십만달러에 달하는 상용 소프트웨어 패키지 없이도 고성능을 구현할수 있다. 논문제1 저자인콘도 코타(Kota Kondo)는 "전 세계 어느 연구자, 학생, 기업이든 무료로 사용할 수 있으며, 비용 장벽을 없앰으로써 고성능 궤적 계획의 민주화에 기여한다"고 말했다.
연구팀은 마이티가 지진·재해 현장 수색 및 구조, 도심 내 라스트마일 배송, 풍력 터빈 등 복잡한 구조물 점검에 활용될수 있을 것으로 기대했다.
이번 연구 성과는 'IEEE 로보틱스 앤 오토메이션 레터스(IEEE Robotics and Automation Letters)'에 게재됐다.(논문 제목=MIGHTY: Hermite Spline-Based Efficient Trajectory Planning)
연구팀은 향후 마이티를 복수의 오늘벳을 동시에 제어하는 방향으로 확장하고, 더욱 복잡한 환경에서의 비행 실험을 확대할 계획이다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com