자율주행자동차의 역사

1980년대에는 터미네이터와 나이트 라이더와 같은 대중문화 아이콘들이 완전 자율 로봇과 자동차의 개념을 대중에게 알렸습니다. 그 이후 수십 년 동안 자율주행 차량에 대한 개념을 곧 현실로 받아들이게 되었지만, 여전히 그것들은 공상과학의 영역에 머물러 있었습니다.

하지만 오늘날 센서, 컴퓨팅, 그리고 액추에이터 기술이 빠르게 발전함에 따라, 범용 기계는 이미 자동화와 최적화를 통해 효율성과 성능을 혁신적으로 개선했습니다. 자율주행차(AV), 자율 로봇, 그리고 자율차는 모두 머신 러닝 알고리즘, 첨단 센서, 그리고 최소한의 인간 개입으로 자율성을 실현하기 위한 기능적 요구사항과 같은 공통적인 기술을 공유하고 있습니다.   이 기기들 간의 기술이 동의어와 같은 개념을 공유하고 있다는 점에서, 이 글에서는 자율주행차와 자율 로봇의 역사를 살펴보고 그것이 다가오는 시대를 어떻게 이끌어 갈지에 대해 탐구합니다.

최초의 자율 주행 로봇

현대의 자율 로봇과 차량은 뉴럴 네트워크와 같은 머신러닝 알고리즘을 사용하여 작동하며, 이들 중 많은 것이 인간의 두뇌 구조를 기반으로 하고 있습니다. 최초로 구상된 자율 로봇 중 하나가 신경생물학자에 의해 만들어졌다는 것은 놀랍지 않은 일입니다.   윌리엄 그레이 월터(William Grey Walter)는 신경생리학과 사이버네틱스에 대한 배경을 가진 미국/영국 과학자로, 인간이 사고하는 방식과 유사하게 ‘생각’하도록 설계된 최초의 로봇을 개발했습니다. 이 로봇들은 엘머(Elmer)와 엘시(Elsie)라는 이름으로, 일반적으로 두 마리 거북이와 비슷한 형태와 크기를 가지고 있었으며, 빛으로부터의 자극에 특정한 방식으로 반응하도록 설계되었습니다.   엘머와 엘시는 제2차 세계 대전 직후 군사 잔여 부품과 알람 시계를 사용하여 제작되었지만, 이들이 로봇공학에 미친 영향은 이후 세대의 자율 로봇과 차량에 큰 영향을 미쳤습니다. 이러한 로봇들은 자율 내비게이션의 가장 단순한(그리고 최초의) 형태 중 하나를 보여주었습니다.

최초의 자율 산업 로봇

최초의 산업 로봇인 유니메이트(Unimate)는 발명가 조지 데볼(George Devol)이 1954년에 소개했으며, 1961년 제너럴 모터스(General Motors)의 조립라인에서 처음으로 작업을 시작했습니다. 유니메이트는 다이캐스팅 냉각 작업을 자동화하는 역할을 했습니다. 새롭게 주조된 (그리고 아주 뜨거운) 문 손잡이를 냉각액이 담긴 통에 떨어뜨리는 작업을 수행하여, 인간이 이러한 매우 위험하고 잠재적으로 해를 끼칠 수 있는 작업을 수행할 필요가 없도록 만들었습니다.   유니메이트의 체계적인 작업은 드럼 메모리 장치에 저장되었습니다. 컴퓨터와 비슷한 상자가 탑재되어 있어 이를 사용해 필요한 작업과 위치를 완수할 수 있었습니다. 유니메이트는 산업 및 제조 부문에 자율 로봇의 가치를 이해시키며, 오늘날 세계 곳곳의 조립 라인에서 볼 수 있는 거의 모든 작업 지향의 자율 로봇의 기반을 마련하는 데 기여했습니다.

최초의 범용 자율 로봇

1966년부터 1972년까지 스탠포드 연구소의 인공지능 센터에서 단조로운 작업을 도울 수 있는 개인 비서 로봇의 첫 번째 현실 세계 통합체인 셰이키(Shakey)가 만들어졌습니다. 이 발명품은 논리적 추론을 사용하여 물리적 행동을 수행한 최초의 자율 객체였습니다. 셰이키는 컴퓨터 비전, 자연어 처리, 구동기, 그리고 센서의 기술적 조합이었습니다. 셰이키는 인간으로부터 기본 명령을 받아들여 그 명령을 단순한 행동으로 나누고, 그런 다음 온보드 시스템을 통해 그 행동들을 구체적인 행동 순서로 나눌 수 있었습니다.
 
이러한 개념이 새로워 보일 수 있지만, 이러한 정보 분해는 현대의 자율주행 차량에서도 여전히 볼 수 있습니다. 예를 들어, 테슬라 자동차에는 사용자가 주차장에서 테슬라를 소환하여 소환자에게 자동으로 이동하도록 하는 ‘소환’ 기능이 있습니다. 테슬라는 이 명령을 일련의 구체적인 동작으로 나누며, 이는 모두 구체적인 시스템 제어 명령으로 구성되어 있습니다.

최초의 자율주행 자동차

최초의 자율주행 자동차는 1995년에 피츠버그에서 샌디에이고까지 성공적으로 시범 운행되었지만, 표준 생산 차량은 아니었습니다. Navlab5는 카네기 멜론 대학교 로보틱스 연구소(The Robotics Institute)가 개조한 열 대의 차량 중 다섯 번째 자동차로, 자율적으로 조향할 수 있는 차량이었습니다. 다른 아홉 대의 Navlab 차량 중 일부는 준자율 차량이었으며, 다른 일부는 제한된 상황에서 완전 자율 차량이었습니다.   Navlab5는 피츠버그에서 샌디에이고까지 추가적인 인간의 개입 없이 자율적으로 조향한 최초의 자율주행 자동차로 알려져 있습니다. 차량의 실제 운전자가 가속과 제동을 담당하긴 했지만, Navlab5는 카메라와 다양한 센서를 활용해 약 2000마일을 인간의 개입 없이 주행할 수 있었습니다. 이는 자율주행 차량과 로봇 기술 역사에서 획기적인 이정표로 평가받고 있습니다.

지능형 장애물 회피 기능을 갖춘 최초의 차량

아마도 자율 로봇이자 자율 자동차로 간주될 수 있는 화성 로버 소저너(Sojourner)는 특정 물체 장애물을 지능적으로 감지, 식별, 분류 및 탐색할 수 있었던 최초의 자율 장치였습니다. 소저너는 NASA에 의해 1990년대 초에 개발되었으며, 1997년 7월 5일 화성에 착륙했습니다.   화성과 지구 간 통신에 5~20분의 지연이 있는 점을 고려했을 때, 화성 로버는 인간의 개입 없이 자율적으로 주행할 수 있는 네비게이션 지능이 필요했습니다. 화성 로버는 지구에 있는 과학자들에 의해 조종되었지만, 과학자들은 특정한 경로나 전략 대신 다음으로 이동할 방향만 지시했습니다.   소저너는 레이저와 카메라를 활용하여 객체를 식별하고 측정함으로써 다음 목표 지점으로 이동하는 방법을 더 잘 이해할 수 있었습니다. 1997년 이후 객체 탐지는 소저너의 기술을 훨씬 능가하는 수준으로 발전했지만, 이 화성 로버에 사용된 레이저 기반 탐지 기술은 최초의 기술 중 하나였으며, 현대의 LIDAR 기술 및 객체 탐지 방법론의 기초적인 기반이 되었습니다.

최초의 양산형 자율주행 자동차

첫 번째 생산된 자율 주행 차량에 대한 주장은 자율성의 정의에 따라 달라집니다. 현재까지 레벨 4나 레벨 5 자율주행이 가능한 생산 차량은 없지만, 오늘날 도로 위에서 레벨 3 자율주행이 가능한 차량은 많이 존재합니다. 레벨 1 및 레벨 2 자율주행이 처음 가능했던 차량들은 1990년대 후반부터 2000년대 중반에 걸쳐 생산되었습니다. 예를 들어, 2006년 Lexus LS 460은 능동적 차선 유지 보조 기능이 가능한 최초의 생산 자율차로, 이는 차량을 완전히 조향하고 원하는 차선을 벗어날 경우 이를 수정할 수 있다는 뜻입니다. Honda는 이 기술을 2003년에 구현했지만 차량을 조향하는 데 필요한 토크의 80%만을 적용했습니다. 이러한 초기 차선 유지 보조 기술은 차량이 차선 내에서의 위치를 이해하기 위해 차량의 앞 유리 위에 장착된 카메라에 의존했습니다.

현대 자율 로봇 및 차량

수백 개의 기업이 완전 자율주행 차량 개발을 목표로 작업하고 있지만, 많은 산업에서는 이미 완전 자율 로봇이 완벽하게 기능하고 있습니다.  다크 웨어하우스는 완전 자율 로봇과 차량으로 구성되어 거의 인간의 개입 없이 전체 창고 시설을 운영합니다. 전 세계 거의 모든 산업의 현대 제조업체들은 인간이 따라올 수 없는 기민성과 효율성으로 특정 작업을 수행하기 위해 자율 로봇에 의존하고 있습니다.   한편, 상업용 자동차 산업을 포함한 많은 산업이 우리의 일상에 다양한 수준의 자율성을 통합하고 있습니다. 불과 한 세기 전만 해도 엘머와 엘시는 단순히 방 안에서 빛을 따라다니는 수준이었습니다. 이제 우리는 지구 곳곳에서 반자율 및 완전 자율 기계를 접하고 있습니다.