CHALL-E; Choreoraphic Humanoid with Adaptive Learning-based Locomotion Engine

최근 휴머노이드 로봇 분야에서는 모방학습 및 강화학습을 활용하여 인간과 유사한 자연스러운 동작을 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 일반적인 연구용 휴머노이드 플랫폼은 각 관절에 고성능 토크 제어 액추에이터를 적용하기 때문에 시스템 구축 비용이 높으며, 제한된 예산을 갖는 학부 수준의 프로젝트에서는 접근성이 낮다는 문제가 있다. 이에 본 과제에서는 고가의 토크 제어 액추에이터 대신 관절당 약 2만 원 수준의 저가형 위치제어 서보를 활용하여 이족 휴머노이드의 동적 동작을 구현할 수 있는 범위를 검토하였다.

위치제어 서보는 내부적으로 자체 위치제어 루프를 포함하므로 시뮬레이터에서 일반적으로 가정하는 토크 제어 관절과 구조적인 차이를 갖는다. 따라서 본 과제의 핵심 문제는 단순히 저가형 하드웨어를 이용해 휴머노이드를 제작하는 것이 아니라, 이러한 구동계의 제약을 고려하면서 시뮬레이션과 실제 시스템 사이의 차이를 최소화하고 안정적인 동작을 구현하는 데 있다.

본 과제에서는 창의설계축전 마스코트인 ‘챌리(CHALL-E)’를 대상으로 높이 800 mm, 24자유도, 질량 4.4 kg의 이족 휴머노이드를 설계하였다. 특히 캐릭터의 외형적 실루엣을 유지하면서 내부에 모든 구동계를 배치하는 것을 주요 설계 제약으로 설정하여, 로봇의 기능을 갖추면서도 원본 캐릭터의 시각적 정체성을 유지하도록 하였다.