미 DARPA, 고속 경량 자율형 쿼드콥터 비행 시험

 

미국 DARPA가 최근 인간 운용자 또는 GPS의 도움없이 무인 쿼드콥터의 자율 비행을 시연했다.

DARPA는 지난 주 (6월 마지막주)에 플로리다주 중부에서 내장 카메라와 센서를 "눈"으로 사용하고 자체 항법을 위한 스마트한 알고리리즘으로 복잡한 건물과 장애물이 많은 환경을 (최대 초당 20m/s) 빠른 속도로 자율적으로 비행하는 쿼드콥터로 고속 경량 자율(FLA, Fast Lightweight Autonomy) 프로그램 1 단계의 일련의 장애물 코스 비행 시험을 마쳤다고 발표했다.

DARPA의 FLA 프로그램 메니저인 JC Ledé는 "FLA의 목표는 무인 항공기 또는 지상차량이 인간 원격조작자 또는 GPS 또는 차량으로 오고가는 어떤 데이터링크가 없이도 작동할 수 있도록 첨단 알고리즘을 개발하는 것이다."라고 말했다. "대부분의 사람들은 현재의 UAV가 원격조종사, GPS 또는 둘 모두에 의존하고 있음을 인식하지 못하고 있다. 소형 저비용 무인기는 차량의 위치를 정확히 하는 것은 물론이고 기체의 예상 고도와 속도의 오차를 보장하기위해 원격 조종자와 GPS 크게 의존하며, 그것 없이는 기체가 직진하고 급선회할 경우 어떻게 할지 말 수 없게 된다. FLA에서, 기체는 장애물을 피하고 임무를 완수하기 위해 모든 것을 자체적으로 충분한 정확도로 파악해야 한다."

보도자료에서, FLA 프로그램은 인간 원격 조작자 없이 내부, 지하 또는 의도적인 재밍과 같은 GPS 거부 또는 GPS를 쓸 수 없는 환경에서 UAV가 작동할 수 있는 새로운 종류의 알고리즘을 개발하는 것에 초점을 맞추고 있다고 했다.

FLA 프로그램에 따라, 인간은 표적의 예상 방향과 거리는 물론이고 - 비행전 내장 컴퓨터에 디지털 사진을 업로드 하는 형식이 될 수 있음 - UAV가 찾을 대상 또는 목표를 입력하는 것에만 필요하다. 조작자가 발진 명령을 내리면, 기체는 지형이나 환경에 대한 다른 지식없이 목표로 가는 길을 따라야하며, 그 길에서 미지의 장애물을 자율적으로 피하고 필요에 따라 대안 경로를 찾게 된다.

최근 4일간 3회의 비행 시험에서 결합된 요소를 시험하여 팀의 알고리즘 능력과 밝은 햇살에서 어두운 건물 내부로 빠르게 적응하고, 스페인 이끼를 달고 있는 나무를 감지하고 피하고, 간단한 미로를 탐색하고, 또는 feature-deprived한 지역을 지나 먼거리를 나가는 것과 같은 실제 조건에 대한 견고함을 시험했다. 마지막 날에는 기체가 빽빡하게 나무가 우거진 지역을 통과하고 밝은 항공기 주기장을 건너고, 열린 문과 어두운 격납고를 찾고, 격납고 내부에 세워진 벽과 장애물 주위를 움직이고, 빨간색 화학물질 통을 목표로 삼고, 다시 시작점으로 돌아오는 것을 스스로 해냈다.

이번 시험 비행은 팀간이 경쟁의식을 가지고 에어쇼의 일부, 실사격 훈련의 일부로서의 느낌을 일부분 가지도록 했다. "발진, 발진, 발진을 허가한다" 인접한 팀 텐트에서 들려오는 무전기를 통한 시험 감독관의 목소리가 발사 시도에 녹색불을 켜줬다.

자신의 그늘진 캐노피에 앉은 감독관은 코스를 따라 배치된 여러 대의 카메라로 바라본 모습을 비추는 자신 앞에 놓인 두대의 비디오 모니터로 UAV의 비행을 따라다녔다. 거대한 이젤을 닮은 금속제 안전 스크린이 거칠게 움직이는 UAV로부터 카메라 조작자, 팀 그리고 코스 담당관을 보호했다.

AUV가 시야를 벗어나면, 팀원들은 모니터로 상황을 추적했다. 일광에서 출입구를 거쳐 어둠으로 들어가는 것으로 첫 성공을 거두자 환호성이 나왔다. 무전기를 통해서 "행거안에 있다"라는 외침이 나왔다. 그리고 UAV가 실내 장애물 주변에서 성공적으로 기동하고 목표한 빨간색 화학물질 통에 도달하자, 공식 목표 관리자는 마이크에 "골! 골! 골!"이라면서 UAV가 목표에 도달했음을 알렸고 통 주변에 배치된 "목표 카메라" 세대가 이를 검증했다. 마지막으로 UAV는 출발지로 돌아왔고 착륙하는 것이 포함되었다.

때로 쿼드콥터는 코스를 따라 한 지점에 도달하고, 다음에 해야할 것에 대해서 혼란스러워학나 마치 혼동하는 모습을 보이기도 했다. 잠시후, 기체는 다음에 어떻게 할지를 모를 경우 프로그래밍된대로 출발지로 돌아갔다.

한 연구원은 자신의 팀의 기체가 개간지에 있는 표적에 가까워졌지만, 다른 개간지로 방향을 잘못 돌려 통에서 멀어지기 시작하자 "내 생각에 완전히 잃어버린 것 같다."고 말하기도 했다.

이 경우, 안전 요원이 이번 실험에서 - 여러번 일어났었던 - 경계를 벗어나거나 목표를 향해 고속으로 불규칙하게 비행할 경우를 대비하여 UAV에 설치된 비상 RF 링크로 UAV를 인수받아 착륙시켜 UAV는 손상되지 않았다. 이런 결함으로 인해, 팀들은 자신의 텐트로 돌아가 랩탑의 알고리즘을 약간 조정하고 기체에 업로드한 후, 다른 시도를 위해 다시 날려보냈다.