서랍 속 스마트폰이 '이족 보행 로봇'으로..."단돈 50만원에"

美 UCLA 연구진, 구형 안드로이드폰 활용해 보행 로봇 개발

서랍 속에 숨어있던 스마트폰이 이족보행 로봇으로 다시 태어났다.

과학 매체 인터레스팅 엔지니어링 등 외신은 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스(UCLA) 연구진이 안드로이드 스마트폰을 활용한 소형 이족보행 로봇을 개발했다고 최근 보도했다. 이번 연구 결과는 논문 사전 공개 사이트 아카이브(arXiv)에 게재됐다.

연구진이 개발한 로봇의 이름은 ‘폰봇(PhoneBot)’이다. 스마트폰을 로봇의 몸통이자 눈, 두뇌로 활용하는 소형 보행 로봇으로, 오픈소스 플랫폼을 기반으로 제작됐다. 높이는 48.3㎝, 무게는 약 1.8㎏이다.

UCLA 연구진이 오래된 스마트폰으로 이족 보행 로봇을 개발했다. (사진=UCLA/아카이브)

기존의 소형 연구용 휴머노이드 로봇은 별도의 카메라 센서, 비전 컴퓨터, 복잡한 배선이 필수적이었다. 반면 폰봇은 모든 기능을 스마트폰 하나로 대체해 제작 비용을 획기적으로 줄였다. 스마트폰 카메라가 시각을 담당하고, 관성측정장치(IMU) 센서가 로봇의 균형을 잡는다. 스마트폰 프로세서는 관절을 구동하는 신경망을 실행하며, 터치스크린은 상태 표시 및 제어 화면으로 활용된다.

연구진은 스마트폰을 몸통 중앙에 배치해 인간의 두뇌처럼 사물을 인지하고 균형을 잡으며 움직임을 계산하도록 설계했다.

모터 13개 탑재해 보행 도와

사진=UCLA/아카이브

폰봇에는 총 13개의 저가형 서보 모터가 탑재됐다. 양쪽 다리에 각각 6개씩 배치돼 전형적인 이족보행 구조를 이룬다. 고관절, 무릎, 발목 관절은 로봇이 실제 생물처럼 두 발로 걷고, 방향을 전환하며, 중심을 바로잡을 수 있도록 돕는다. 남은 1개의 모터는 상체를 회전시키는 몸통 관절에 쓰인다. 이 덕분에 폰봇은 발을 고정한 채 몸통만 회전시켜 스마트폰 카메라로 사람을 추적할 수 있다.

한편 폰봇은 강화학습 기반의 시뮬레이션 환경에서 보상과 패널티를 부여받는 방식으로 보행 학습을 마쳤다.

저가폰으로도 작동…제작 비용 약 50만원

스마트폰은 와이파이를 통해 내장된 소형 제어 컴퓨터와 통신하며 모터에 명령을 전달한다. 설계를 단순화했기 때문에 규격만 맞으면 어떤 안드로이드 스마트폰으로든 쉽게 교체할 수 있다.

스마트폰을 제외한 본체, 모터, 보조 전자부품 등 로봇 제작에 들어간 총비용은 약 400달러(약 53만 원) 수준이다.

UCLA 연구진은 2017년형 '아너9'와 50~80달러 상당의 저가형 안드로이드폰 4종으로 성능을 테스트했다. 연구 결과, 모두 기기 모두 걷기, 움직임 감지 등 기본적인 기능이 정상 작동했다.

현재 폰봇은 팔이 없고 평지 보행만 가능한 상태다. 소형 모터의 한계로 인해 화물 운반 능력과 수행할 수 있는 동작에도 제약이 있다.

연구팀은 향후 험지 주행, 경량 로봇팔 추가, 음성·시각 정보를 로봇 동작으로 변환하는 대형언어모델(LLM) 기반의 계획 수립 연구를 이어갈 계획이다. 아울러 현재 음성·대화 처리를 위해 연결해 둔 노트북 의존도를 줄이고, 스마트폰 내부에서 온디바이스 AI 형태로 언어모델을 직접 구동하는 방안도 추진 중이다.