[Automotive Electronics] 자율주행 개발 위한 오픈소스 기반 모형차 플랫폼 ~처럼

링크:http://www.autoelectronics.co.kr/article/articleView.asp?idx=3296문 │금 혜진 수석 비서관, 한컴 MDS교육 연구 팀_hyejin@hancommds.com​ 오픈 소스 기반의 모형 차 플랫폼은 자율 주행 기술 개발에서 실제 차량을 대신해서 비용과 안전 우이뭉룰 줄이는 대체재로서의 역할뿐만 아니라 엔지니어의 육성, 비즈니스 진입의 디딤돌이 될 수 있다. ​ 아 ​, 우디는 2018년동 셍디, 자율 주행 컵 대회(Audi Autonomous Driving Cup 2018)을 개최했다. 참가자들은 1/8사이즈의 돈 세디 Q2모형 차를 이용하고 로봇 공학, 소프트웨어 아키텍처, AI기술 등을 구현하고 자율 주행 기술을 경쟁했다. 동생디는 이 대회를 통해 고급 자율주행 엔지니어를 양성하고 확보함으로써 자율주행 기술에 대한 신뢰를 얻는 것을 목적으로 했다. 자율주행차를 연구하기 위한 OEM 투자가 지속적으로 확대되고 새로운 자율주행 기술 개발업체가 등장하면서 자율주행 엔지니어 수요가 급증하고 있다. 고도 엔지니어의 양성, 이를 위해 실제 도로상황 하에서의 자율운전 센서, 머신러닝, 통신 등 초단기술의 연구, 개발을 위한 자율운전 테스트 환경이 매우 중요해졌다.

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테스트를 위한 조사개발용 플랫폼의 필요성 테스트베드(Test Bed)란 새로운 기술/제품/서비스의 성능 및 효과를 시험할 수 있는 환경요령은 시스템, 설비의 내용이다. 자동차에 적용되는 자율주행 기술을 개발하고 결과를 검증하기 위해서는 실차를 테스트베드로 사용해야 한다. 그러나 그러기 위해서는, 구입, 수리비가 부다 소음이고, 주행 시험 때 운전자의 문제 위험뿐만 아니라 2차 문제로 인한 인명 문제의 위험도 있다. 이런 위험을 최소화하기 위해 대개 도로주행시험장을 이용해 테스트한다. 하지만 자동차 개발업체조차 도로주행시험장을 보유하기는 쉽지 않다. 첫 학급 조사를 하는 학생과 조사원들은 공도주행시험장을 이용할 뿐 아니라 대여 비용까지 비싸 테스트하기가 현실적으로 쉽지 않다.때문에 그들이 쉽게 개발을 경험할 수 있는 자동차 플랫폼의 요구가 증가하고 자연스럽게 모델 카를 기반으로 고성능 프로세서와 각종 센서 장치, 제어 장치를 장착한 작은 크기(첫/첫 0)의 자율 주행 모형 차가 등장하게 됐다. 이런 소형 모형차가 실차를 대신해 자율주행 솔루션의 개발, 검증에 사용되고 있으며 교육용 기자재와 조사 개발의 테스트베드로도 활용되고 있다. 자율주행 모형차, 이들을 구성하는 하드웨어 구조와 기능, 소프트웨어 구성, 활용, 고려 사항 등을 조사한다. 자신의 아이가 모형차를 기반으로 한 상용주행 로봇의 개발 방법도 알아본다.

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모형 자동차 플랫폼 ​ 코딩 열풍과 함께 프로그래밍으로 움직이는 1 있는 다양한 크동치에(드론, 모형 차, 로봇 등)제품이 등장했지만 대부분 저사양 프로세서로 간단한 탐사와 알고리즘 크동망 가능한 수준이며 자율 주행 소프트웨어 개발과 검증용에는 맞지 않았다.미쿡 MIT와 UPenn 대학 등에서는 실차로 사용하는 라이더, IMU 센서 같은 장치를 장착해 인공지능 구동이 가능한 GPU 기반 고성능 프로세서를 장착한 모형차를 개발, 제작 방법과 소스코드를 공개했다. 이를 통해 많은 사람이 무난히 자율주행 기술을 접하고 익힐 수 있게 됐으며 자신이 개발한 솔루션과 알고리즘을 쉽고 빠르게 검증할 수 있게 됐다.자율주행 소프트웨어 개발을 목표로 모형차를 만드는 프로젝트로는 MIT 대학의 "Racecar 프로젝트"와 엔비디아 오픈 소스 프로젝트 커뮤니티(Jetsonhacks.com)의 "RACACAR/J 프로젝트"가 유명하다. 국내에서는 데스베디드 솔루션 전문업체인 한컴MDS와 자율주행자동차 및 로봇 개발업체인 자이트론이 공동으로 개발하는 AI AutoCAR(Xycar) 프로젝트가 있다. MIT 및 UPenn대학에서는 모형차를 제작하는 과정을 동영상으로 인터넷에 공개하고 있으며 프로그램도 오픈소스로 만들어 제한 없이 공개하고 있다. 학생과 개발자들은 관련 자료를 참고해 직접 DIY 방식으로 모형차 하드웨어를 제작할 수 있고 오픈소스인 Linux와 ROS(Robot OS)를 기반으로 개발하는 방법을 공개해 소프트웨어 구현도 쉽게 가능하다.​ 하드웨어 아키텍처 ​ 모형 차량은 실차와 비교하고 1/10의 비율로 축소한 것으로 크기도 작고 스펙과 성능이 떨어지지만 자율 주행 기술의 실현에 필요한 센서를 갖추고 있고, 실차와 제1 큰 똑같이 동작하게 작은 부분까지 세심하게 설계되고 있다. 복잡하고 계산량이 많은 주행제어 인공지능 소프트웨어가 원활히 구동될 수 있도록 GPU가 지원되는 고성능 인공지능 프로세서, 카메라, 깊이카메라, IMU, 라이더, 초음파 센서 등 주변 환경정보 수집을 위한 다양한 센서를 장비한다. 차량의 속도와 조향 제어는 휠 모터와 스티어링 모터를 통해 이뤄진다. 배터리와 모터로 구성된 구동부를 정밀하게 제어하기 위해 오픈하드웨어 모터제어기(ESC-Electronic Speed Controller)가 장착되며, Wi-Fi 무선랜, 유선랜, HDMI, SSD, 아두이노 등 응용개발과 개발편리성 향상을 위한 다양한 주변장치가 장착된다. 또 주변 장치의 간단한 추가 확장을 지원 때문에 메인 인터페이스 방식으로 고속 USB 3.0자체가 채택된다.

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소프트웨어 아키텍처 모형차 플랫폼을 기반으로 개발 검증된 자율주행 소프트웨어는 실차에서도 쉽게 포팅되고 유사한 기능 수행과 성능을 내기 위해 최대한 실차와 유사한 소프트웨어 개발 환경에서 설계됐다. 모형차 플랫폼에 탑재된 소프트웨어 개발환경인 리눅스와 ROS(Robot OS)는 실제 자율주행차와 주행로봇에 적용되는 사례가 점차 늘고 있다. 리눅스와 ROS는 오픈소스 전체이기 때문에 많은 개발자의 협업을 통해 진화했으며 안정성과 성능이 빠르게 향상되고 있다. 오픈소스의 경우 관련 자료와 소스코드를 쉽게 구할 수 있고 다양한 Q&A 정보를 인터넷에서 쉽게 검색할 수 있어 모형차로 자율주행 기술을 처음 공부하는 사람도 손쉽게 자율주행 솔루션 개발 프로젝트를 진행할 수 있다. 센서를 만드는 업체에서도 센서 구동을 위한 ROS Package를 직접 제작해 배포하고 있어 손쉽게 새로운 센서를 추가하고 교환할 수 있다.개발자를 위한 각종 연구개발 툴 ROS 플랫폼은 로봇 제품을 위해 개발된 오픈소스 미들웨어로, 다양한 분야에서 다양한 용도로 활용되는 로봇을 개발하기 위한 편리한 개발 툴을 제공하고 있다. 센서로부터 수집된 탐사 정보를 2D/3D그래픽으로 가끔화하는 뷰어, GUI기반의 제어 프로그램을 직접 설계할 수 있는 툴, 직접 프로그래밍까지 가능한 3차원 시뮬레이션 등이 제공된다.

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모형차 플랫폼 기반의 주행 로봇 만들기 자율주행 기술이라고 하면, 많은 사람들이 도로를 달리는 자동차와 그 안에서 독서를 하고 있는 운전자를 떠올리게 된다. 그러나 자율주행 기술은 자동차뿐 아니라 더 많은 제품에 적용되는 요소 기술이다. 사람이 탑승하지 않아 인명 문제를 고려하지 않아도 되는 주행 로봇의 경우 더 쉽게 자율주행 제품을 상품화할 수 있다. 실제로 물류센터 운반로봇이나 공항 안내로봇 등은 상용화된 지 오래다. 올해 3월에 국가는 로봇 산업 육성 전략을 발표하면서 서비스 로봇 산업을 시장 초기 단계에서 앞으로 산업의 급성장이 예상되자 4대 서비스 로봇 분야를 선정하고 이를 적극 육성하겠다는 의지를 밝혔다. 물류 로봇, 안내 로봇, 순찰 로봇 등은 자율주행 기능이 필수적인 주행 로봇으로 자율주행 모형차 플랫폼을 활용하면 쉽게 만들 수 있다.오픈소스 기반으로 만들어진 모형차 플랫폼은 실제 차량 대신 비용과 안전문제를 줄여주는 대체제 역할도 하지만, 다른 개발자들이 큰 어려움 없이 자율주행 분야에 진출할 수 있도록 돕는 초석이 될 것입니다. 또, 여러가지 주행 로봇의 개발이나 상품화에 활용할 수 있는 반제품의 성격을 가지는 레퍼런스 제품으로서의 역할도 완수합니다. 오픈소스 공존생태계에서 자율주행 모형차 플랫폼이 많은 개발자에게 활용되어 이들에 의해 진화 발전되기를 바랍니다.​ 출처:Automotive Electronics 9/일 0월호