위치 추적과 붕괴 위험 예측을 동시에 수행하는 잔해 탐사 로봇(RescuEye)

목표 및 제작 동기

본 프로젝트는 가로 4m×세로 3m 트랙 내에 붕괴 직후 건물 잔해 현장을 직접 구축하고, 그 안에서 ① 신호·기준점이 없는 환경에서도 자신의 위치를 정밀하게 추적하고 ② 추가 붕괴 위험이 있는 구간을 사전에 감지해 회피하며 ③ 생존자 추정 위치에 도달해 구조신호용 비콘을 설치하는 자율 탐사 로봇을 개발합니다. 기존 탐사로봇 대다수가 "어디 있는지"만 알려주는 것과 달리, RescuEye는 팀이 보유한 등록 특허(3차원 위치 추적 시스템)와 구조물 변형측정 관련 연구 기술을 응용하여 "위치 + 위험도"를 동시에 제공하는 것을 목표로 합니다. 잔해 위에서는 일반 바퀴나 다리 보행이 미끄러지거나 전복되기 쉽기 때문에, 본 로봇은 회전형 다리살 구조(Wheg, Wheel-Leg Hybrid)를 적용해 험지 통과 안정성과 구동 신뢰성을 동시에 확보합니다. [기대효과] 본 기술은 실제 재난 현장에서 1차 구조대 투입 전 위험도를 사전 파악하는 데 적용 가능하며, 이는 구조대원의 안전과 구조 성공률을 동시에 높일 수 있는 실질적 가치를 가집니다. "위치만 아는 로봇"이 아니라 "위험까지 예측하는 로봇"이라는 차별점은 기존 탐사로봇 시장에서도 명확한 기술적 우위로 작용할 수 있으며, 보유 기술의 실용적 융합이라는 점에서 사업화 가능성도 함께 보유하고 있습니다.

프로젝트 컨셉

(1) 트랙 설계; 이중 구간 구성 4m×3m 트랙을 ① 정밀 위치추적 검증 구간(평탄, 사전 측정된 체크포인트 5곳 배치)과 ② 잔해 통과 구간(각목·블록·경사로 구성한 험지, 시각적 임팩트용)으로 분리 설계합니다. 잔해는 안전을 위해 경량 폼블록·종이박스 등으로 제작합니다. (2) 위치추적; 보유 특허 기반 IMU와 휠 오도메트리를 융합한 위치 추정 알고리즘(보유 특허: "위치 정보를 이용한 3차원 대칭 및 위치 추적 시스템")을 적용합니다. 잔해 구간에서는 진동·슬립으로 단순 오도메트리가 누적 오차를 일으키는 문제가 핵심 난제이며, 이를 IMU 보정으로 해결하는 것이 본 과제의 기술적 도전입니다. 검증 구간의 체크포인트에서 추정 좌표와 실측 좌표를 직접 비교해 정확도를 정량적으로 제시합니다. (3) 구조 안정성 감지 구조물 변형측정 관련 보유 연구 기술을 응용하여, 로봇이 잔해 구간을 통과하며 진동·기울기 패턴을 실시간 분석하고 추가 붕괴 가능성이 높은 구간을 식별·회피하는 기능을 개발합니다. (4) 구동부; Wheg(휠-레그 하이브리드) 일반 바퀴 대신 회전형 다리살 구조를 적용해 잔해 위에서의 등판·전복 방지 안정성을 높입니다. 이는 실제 재난구조 로봇 연구(RHex 계열)에서 검증된 방식으로, 다리 보행 대비 제작 난이도가 낮으면서도 단순 바퀴보다 험지 통과력이 높습니다. (5) 암(Arm); 구조신호 비콘 설치 "생존자" 위치(발광 마커가 부착된 마네킹으로 시각화)에 도달하면 탑재된 그리퍼형 암으로 구조신호용 비콘을 설치합니다. (6) Sim-to-Real 개발 절차 Wheg 보행 패턴은 간단한 동역학 시뮬레이션으로 먼저 설계한 뒤, 실물 환경에서 반복 보정합니다. 이 과정에서 발생하는 전복·미끄러짐 등 실패 사례를 기록해, 최종 데모 영상에 "초기 실패 → 보완 → 성공"의 진화 과정으로 구성합니다. (7) 일정 및 산출물 계획 중간점검(8.26)까지 위치추적 정확도 검증을 완료하고, 본선 제출(9.14)까지 전체 동작 데모 영상·소스코드·발표자료를 준비합니다. 지원 장비비는 Wheg 구동 모터·서보, 그리퍼 암 키트, 진동/IMU 센서 모듈 구매에 집중 배정할 계획입니다. [개발 역량] 대표자는 공학 박사 과정 중 다수의 로봇 관련 R&D 과제를 수행했으며, DARPA 로봇 챌린지 설계, 자율주행차 전장 설계, 휴머노이드 격투대회·국제로보원 등 다수의 로봇 경연 수상 경력을 보유하고 있습니다(한일로봇배틀 1위, 아시아로보원 1위 등). 본 과제의 핵심 기술인 3차원 위치추적 관련 등록 특허를 보유하고 있으며, IMU 기반 이동 정확도 분석 연구로 논문을 게재했고, 관성측정장비를 이용한 지하공간 위치파악 연구로 KTUSA 학회장상을 수상한 바 있습니다. [지원 동기] 저희가 정의한 "탐험"은 단순히 새로운 형태의 로봇을 만드는 것이 아니라, 이미 검증된 우리의 연구(위치추적·구조안전성 기술)를 가장 극한의 물리적 환경, 무너진 잔해 속에서 실제로 작동하게 만드는 도전입니다. 시뮬레이션과 현실의 간극, 잔해 위에서의 예측 불가능한 거동을 직접 겪고 실패하며 개선해나가는 과정 자체가, 저희가 이 대회에서 증명하고자 하는 진짜 가치입니다.

팀원 기여도

• 김준영e4ds 회원
• 박재완e4ds 회원
• 강지명e4ds 회원
• 박지완e4ds 회원
• 박현지e4ds 회원