▲ CMU의 설계 도구를 이용해 만든 로봇

카네기멜론대학(CMU) 로봇공학연구소(Robotics Institute)가 3D프린팅 부품 및 상용 액추에이터를 활용해 다양한 로봇을 만들 수 있는 디자인 도구를 개발했다.

과학기술 전문매체 ‘phys.org’에 따르면 CMU의 로봇공학자인 스텔리안 코로스(Stelian Coros)는 전문가는 물론 초보자도 드래그앤드롭 인터페이스를 통해 부품 및 장소 라이브러리에서 선택하는 방식으로 로봇을 디자인할 수 있는 툴을 선보였다.

이 도구는 서로 호환되는 부품을 사용하고 액추에이터의 가능한 배치를 제안하며, 액추에이터를 연결하는 구조 부품을 자동으로 생성하는 역할을 한다. 바퀴달린 로봇, 보행 로봇 등 다양한 로봇 개발에 도움을 주며 특히 설계가 완료되면 사전 테스트가 가능한 물리적 시뮬레이션 환경을 제공해 오류를 수정할 수 있다. 즉 사용자가 원하는 모양이나 동작을 달성할 수 있도록 반복적으로 디자인을 조정하는 것이 가능하다.

연구팀이 개발한 것은 액추에이터, 상용 브래킷 및 3D 프린팅이 가능한 구조 부품을 결합해 복잡한 로봇 시스템을 구성하는 방법에 대한 모델이다. 사용자는 반복적인 설계 과정을 통해 액추에이터의 수와 위치를 변경하고 로봇의 물리적 치수를 조정할 수 있다. 이 도구에는 자동완성 기능이 포함되어 있어 가능한 구성을 검색해 구성 요소 어셈블리를 자동 생성한다.

코로스는 “현재 새로운 로봇 시스템을 만드는 과정은 까다롭고 시간이 오래 걸리고 자원이 많이 드는 작업”이라며 “우리의 연구는 일반 사용자가 로봇에 보다 쉽게 ​​접근할 수 있도록 하는 것이 목표”라고 말한다. 그는 “그리 멀지 않은 미래에 로봇은 일상 생활의 일부가 될 것이고 더 많은 사람들이 로봇을 커스터마이징하기를 원할 것”이라고 강조하고 “이 같은 대화형 도구가 그러한 요구를 충족시켜줄 것”이라고 덧붙였다.

로봇공학 박사과정 학생 루타 데사이(Ruta Desai)는 지난 5월 29일 싱가포르에서 열린 IEEE 로봇 및 자동화 국제 컨퍼런스(ICRA 2017)에서 코로스 연구팀이 개발한 디자인 도구에 대한 보고서를 발표했다. 코로스팀은 도구를 사용해 여러가지 로봇을 설계해 보임으로써 이 툴의 유용성을 입증했다. 바퀴달린 로봇으로 드로잉용 펜을 지탱할 수 있는 조작 팔과 전진 혹은 옆으로 걸을 수 있는 네 발 강아지 로봇 등이 그 설계 사례이다.

데사이는 “이 시스템을 통해 다양한 신체 비율과 모터 구성을 실험하고 이러한 결정이 로봇의 특정 작업 수행 능력에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있다”고 말한다. 일례로 시뮬레이션 과정에서 강아지를 위한 사전 설계 중 일부가 옆으로 움직이지 않고 앞쪽으로만 움직일 수 있음을 발견하고 최종 디자인에서 그 사항을 수정했다고 한다. 그 결과 실제로 만들어진 로봇의 동작은 시뮬레이션을 통해 시연하면서 원했던 동작과 아주 잘 맞아 떨어졌다는 전언이다.