CARL-Bot, 수중 소용돌이 고리 타고 효율적 추진 학습

앤드류 코르셀리(Andrew Corselli)

연구진 CARL-Bot이 난류와 싸우는 대신 수중 소용돌이 고리(vortex rings) 타고 이동하도록 위치잡는법 학습시킴. (이미지: 군나르손/다비리/칼텍)

칼텍(Caltech) 과학자들 존 다비리(John Dabiri, PhD '05) 주도, 백주년 항공우주기계공학교수, 해파리 자연적 해양횡단·탐사능력 활용해 전자장치·소형페이로드운반 '모자' 장착해 바다여정중발견사항표면보고하게함. 이 바이오닉해파리들 맞닥뜨리는 조류 흐름 상대해야하지만 뇌없는생물들 목적지최적내비게이션결정못함, 배치후원격제어불가.

"증강해파리훌륭한해양탐험가지만 뇌없음," 다비리말함. "우리연구한것: 이런시스템들수중결정능력부여한다면 그뇌어떤모습일지개발."

이제 다비리와 전대학원생 피터군나르손(Peter Gunnarson, PhD '24, 현재브라운대) 그결정과정단순화하고 로봇또는잠재적증강해파리 난류소용돌이와싸우는대신타고이동하는법규명. 연구진최근 PNAS Nexus 저널발표.

CARL-Bot: 칼텍자율강화학습로봇, 가속도계단일센서로소용돌이감지·활용

이작업위해 군나르손랩오랜친구 CARL-Bot(Caltech Autonomous Reinforcement Learning roBot) 되돌아옴. 군나르손수년전 AI내비게이션기술도입위해 CARL-Bot구축. 하지만최근 그런시스템수중결정내리는더단순한방법발견.

"수중차량들난류해류추진력활용방법브레인스토밍중 이문제아닌이점될수있지않을까작은차량들에," 군나르손말함.

군나르손해류로봇밀어내정확이해원함. 다비리랩 구겐하임항공우주연구소 칼텍캠퍼스 16피트탱크벽스러스터부착 반복적 소용돌이고리(vortex rings, 기본적연기링수중버전) 생성. 소용돌이고리혼돈유체흐름해양수중탐험가마주칠교란좋은표현.

군나르손 CARL-Bot 단일탑재가속도계사용 측정: 소용돌이고리에밀려어떻게움직이는지. 가끔로봇소용돌이고리걸려탱크끝까지밀려감알아냄. 동료들 '의도적으로가능않을까?' 의문.

간단명령으로 소용돌이상대위치감지·탑승또는회피결정

탐색위해 팀단순명령개발: CARL 소용돌이고리상대위치감지→군나르손말 '기본무료로탱크건너편타고이동' 위치잡기. 또는 원치않는소용돌이밀려나지않게피하기결정.

테크브리프단독인터뷰: 군나르손 "가속도계신호로 소용돌이감지→방향결정→추진활용또는회피"

독점 테크브리프(Tech Briefs) 인터뷰, 길이명확성편집, 군나르손과.

테크브리프: CARL-Bot 위치잡기 가르치며 가장큰기술적도전뭐였나?

군나르손: 이런문제트리키한점: 감지·결정둘다관여. 로봇탱크서생성해류활용하려면 해류존재알고 감지시뭐할지결정해야. 가장트리키: 로봇감지가능신호종류파악 → 그특정신호대응행동결정. 운좋게 특정신호감지시특정방향수영가능발견, 로봇주변해류추진력활용가능.

테크브리프: 소용돌이고리감지·탑승여부결정간단설명가능?

군나르손: 우선 소용돌이고리해양·대기난류실험적유사체. 랩사용매우반복가능버전. 기본적연기링: 로봇탑재가속도계사용, 로봇수직구조물지나며 작은원형으로밀려회전감지. 토네이도지나갈때물건들어올려회전시키는거상상. 비슷. 일단 소용돌이고리에의해밀려회전인식하면 방향알기에충분정보. '좋아, 소용돌이고리이방향에있음.'

로봇타고이동원하면(올바른방향가면) '이유체토네이도쪽으로수영하자' 결정. 반대로 구조물잘못된방향가면 '아, 나반대방향수영해서걸리지않게하자' 결정. 미래차량에넣을이런종류결정: 해류타거나피하거나목적지따라.

테크브리프: 내가건드리지않은것중추가하고픈것?

군나르손: 엔지니어보통여객기같은전통차량보고 1%효율개선흥분. 하지만 이작은자율차량들 해류·돌풍과더지능적으로상호작용잠재적이득거대. 새연구영역 이작은자율시스템주도 미래큰이득있을것.

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