구형 스마트폰이 두 발로 걷는다…UCLA '폰봇' 제작비 400달러

미국 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 연구진이 쓰지 않는 안드로이드 스마트폰을 '두뇌'로 삼아 두 발로 걷는 소형 휴머노이드 로봇 '폰봇(PhoneBot)'을 공개했다. 연구진은 이달 초 논문 사전공개 사이트 아카이브(arXiv)에 관련 논문을 올렸고, 스마트폰을 뺀 로봇 몸체 제작비는 약 400달러라고 밝혔다.

논문 저자는 UCLA 로봇·메커니즘 연구소(RoMeLa)의 루천 허(Ruochen Hou) 연구원과 연구소를 이끄는 데니스 홍 교수 등이다. 연구진은 하드웨어와 소프트웨어 설계를 모두 오픈소스로 공개해 교육·연구·개인 실험에 쓸 수 있게 했다.

카메라는 눈, 센서는 균형감각

폰봇은 스마트폰을 몸통에 끼워 쓰는 구조다. 카메라가 시각을, 내장 관성측정장치(IMU)가 균형 감각을 맡고, 스마트폰 프로세서가 관절을 움직이는 신경망을 직접 돌린다. 화면은 상태 표시와 조작 창으로 쓰인다.

스마트폰은 로봇 하체에 들어 있는 소형 제어 컴퓨터와 와이파이로 통신하고, 이 컴퓨터가 명령을 모터 위치값으로 바꿔 전달한다. 다리마다 6개씩 12개, 몸통 회전용 1개 등 서보 모터 13개가 달려 있어 발을 고정한 채 몸통만 돌려 사람을 따라 볼 수도 있다.

시뮬레이션서 걸음마 익혀

보행은 가상 환경에서 강화학습으로 익혔다. 똑바로 서고 두 발을 번갈아 내딛는 동작에는 보상을, 발을 끌거나 한쪽 발에만 체중을 싣는 동작에는 벌점을 주는 방식이다. 실제 모터의 힘·속도 한계와 기어 유격도 시뮬레이션에 반영했다.

초기 학습에서는 한쪽 다리만 주로 쓰는 문제가 나타났고, 연구진은 좌우를 뒤집은 학습 데이터를 추가해 이를 바로잡았다고 설명했다. 연구진에 따르면 시험에 쓴 스마트폰 4대 모두에서 걷기와 움직임 감지 같은 기본 기능이 작동했다. 미국 과학기술 매체 뉴아틀라스는 폰봇이 사람 따라가기와 엎드린 자세에서 일어서기도 시연했다고 전했다.

기존 연구용 로봇보다 최대 34분의 1 비용

논문은 비슷한 크기의 기존 연구용 소형 휴머노이드 가격을 약 3500~1만3800달러로 제시했다. 폰봇 몸체 제작비 400달러와 비교하면 8.75분의 1에서 34.5분의 1 수준이다. 이미 서랍 속에 있는 구형 스마트폰을 쓰면 연산 장치와 센서를 따로 살 필요가 없다는 점이 비용을 낮춘 핵심이다.

팔 없고 평지만…아직 연구 단계

한계도 분명하다. 폰봇에는 팔이 없고 보행 학습은 평지에서만 이뤄졌다. 소형 모터를 쓰는 탓에 들 수 있는 무게와 할 수 있는 동작도 제한적이다. 음성 인식과 언어모델은 아직 가까운 노트북에서 돌리고, 스마트폰에서는 걷기와 시각 처리만 담당한다.

뉴아틀라스에 따르면 카메라 기반 위치 추정·지도 작성(SLAM) 기능은 아너9에서 작동하지 않았고, 논문도 모든 안드로이드폰에서 작동한다고 입증하지는 않았다. 논문은 동료 심사를 거치기 전인 사전공개 단계다.

연구진은 앞으로 험지 보행, 가벼운 로봇팔 추가, 음성 지시와 시각 정보를 로봇 동작으로 바꾸는 언어모델 기반 계획 기능을 연구할 계획이다. 노트북 의존도를 줄이기 위해 언어모델을 스마트폰 안에서 직접 돌리는 온디바이스 AI 방식도 추진한다고 밝혔다.