센서와 카메라, 인공지능(AI) 기술의 진화에 따라 인간이 아닌 컴퓨터가 이동물체를 운전하는 자율주행 시스템 기술도 나날이 발전해 가고 있다. 이런 가운데 중국의 한 엔지니어가 이 자율주행 시스템을 단지 두 개의 바퀴로 달리는 자전거에도 적용하는데 성공해 주목을 끈다.

화제의 주인공은 18세에 중국의 IT 명문대학인 전자과학기술대학(University of Electronic Science and Technology of China, UESTC)를 졸업하고 지금은 화웨이에서 AI 엔지니어로 활약하고 있는 쯔훼이. 그는 자신의 자율주행 자전거 개발 과정을 동영상에 자세히 담아 공개했다.

자율주행 자동차의 핵심은 말 그대로 운전자가 없어도 자동차가 굴러간다는 점. 이와 달리 자율주행 자전가의 경우는 운전자가 없어도 스스로 서 있어야 한다는 게 핵심이다. 일반 자동차는 바퀴가 4개여서 충분히 자립할 수 있지만, 바퀴가 2개뿐인 자전거의 경우 인간이 타고 중심을 이동해가며 균형을 유지해야 한다. 완전 무인의 경우 일정 이상의 속도를 내야 서 있을 수 있다.

그래서 쯔훼이는 자신의 자전거에 자율주해 시스템을 구현하기 위해 원반의 회전 모멘트를 이용한 자세 제어 모듈을 채택했다. 인공위성 등에도 응용되고 있는 자세 제어 모듈과 동일한 부품이다. 고도로 정확한 소형 센서로 기울기를 감지하고 그 데이터를 자세 제어 모듈에 전달해 홀로 설 수 있도록 하는 것이다.

또한 자율주행을 가능하게하기 위해 톱 튜브에는 주위의 물체를 펄스 레이저로 인식하는 라이다(LiDAR) 센서를 장착했다. 핸들에는 화상인식 카메라를 탑재했고, 페달 없이도 돌아가도록 뒷바퀴를 직접 모터로 회전시키는 시스템을 채택했다. 핸들은 톱 튜브에 장착된 모터와 와이어를 통해 움직이는 구조로 돼 있다.

필요한 부품은 CAD로 설계해 만들었다. 시트 튜브에 부착된 후륜 구동 모듈, 여기에 수납돼 있는 자율주행 컴퓨터 보드 등이다. AI용 프로세서는 화웨이의 ‘Ascend310’이다. 자율주행 AI는 화웨이의 ‘Application Orchestration Service’를 이용해 직접 개발했다고 한다.

쯔훼이는 완성된 자율주행 자전거를 가지고 야외에서 테스트도 했다.

자전거를 손가락으로 살짝 건드려도 넘어지지 않았고, 핸들 한쪽에 짐이 들어있는 봉투를 걸어도 균형이 전혀 흐트러지지 않았다. 자세 제어 모듈에 의한 균형 제어는 완벽해 수 센티미터밖에 되지 않는 펜스 우에서도 아무런 문제없이 선 채로 전혀 움직이지 않았다. 자세 제어 모듈은 톱 튜브에 고정하는 것도 가능해 앞바퀴를 들어 외발 자전거 상태로 균형을 유지할 수 있다.

도로 주행에서도 자전거는 느린 속도지만 아무 문제없이 앞으로 나갔다. 차선에 그려진 교통 표지를 인식했고, 우회전 할 때는 우회전 차선을 유지했다. 카메라로 전방의 물체를 인식하기 때문에 도로상의 장애물이나 도로변의 정차해 차량을 인식하면서 자동으로 코스를 선택해 주행했다. 라이다로 주위의 벽을 인식할 수 있기 때문에 실내의 좁은 복도도 무리없이 이동한다.

쯔훼이는 자신이 개발한 자전거 자율주행 시스템을 ‘Extremely Unnatural Auto-Navigation(XUAN)’라고 명명하고, 소스코드를 깃허브(GitHub)에 공개하고 있다.