스위스 로잔연방공과대학(EPFL) ‘제이미백 연구소(Jamie Paik’s lab) 소속 연구진이 종이 접기(오리가미) 로봇 기술을 활용해 접어서 편리하게 주머니에 넣고 다닐 수 있는 소형 햅틱 장치인 ‘폴드어웨이(Foldaway)’를 개발했다고 밝혔다.

폴드어웨이는 평소엔 얇은 신용카드처럼 평평한 형태를 취하고 있으나 필요에 따라 3차원 마우스 버튼과 같은 모습으로 변한다. 전자 상거래 사이트에서 구매하고 싶은 상품의 촉감을 스마트폰으로 인식하거나, 가상 환경에 놓여 있는 물체를 느끼는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 종이접기 로봇 구조를 채택하고 있기 때문에 휴대 및 제조가 쉽다는 장점이 있다. 연구팀은 전문 저널인 '네이처 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence)'에 연구 성과(논문 제목:A portable three-degrees-of-freedom force feedback origami robot for human–robot interactions)를 발표했다.

이 종이접기 로봇 햅틱장치는 크기가 작지만 '인간-기계' 인터페이스 환경에서 촉감을 효율적으로 전달해준다. 다양한 방향에서 동작, 힘, 진동을 생성해주는 3개의 액추에이터를 갖추고 있다. 사용자의 손가락으로 촉각을 전달해주는 움직이는 오리가미 메카니즘, 손가락의 움직임을 추적할 수 있는 센서, 전체 시스템을 제어할 수 있는 전자 장치로 구성되어 있다.

▲ 햅틱 장치는 평면에서 3D 입체로 변한다.

▲ 오리가미 로봇 햅틱 장치의 내부 구조

햅틱 장치는 ‘델타(Delta)’와 ‘푸쉬버튼(Pushbutton)’ 등 2개의 버전으로 개발됐다. 델타형 제품은 큰 손가락 동작이 요구되는 애플리케이션에 적합하고, 푸쉬버튼형은 조이스틱 등 제어장치에 삽입할 수 있는 제품으로, 촉각을 희생하지 않고 이동성을 높인 게 특징이다.

연구팀은 종이접기 로봇 햅틱 장치를 활용해 3가지 환경에서 테스트를 진행했다. 첫 번째는 교육 목적으로, 길이 10cm, 높이 33m의 휴대형 인터페이스를 이용해 인체 해부지도를 탐색하는 것이다. 폴드어웨이 사용자는 이 장치를 이용해 폐, 심장, 뼈, 기도, 위장 등을 해부도상에서 탐색하면서 촉각의 변화를 느낄 수 있다.

▲ 조이스틱에 푸쉬버튼 형 햅틱장치를 넣었다.

▲ 조이스틱의 구성

두번째는 VR 환경에서 조이스틱을 이용해 가상 공간에 있는 물체의 촉각을 인식하는 것이다. 연구팀은 조이스틱안에 푸쉬버튼형 햅틱 장치를 삽입했다.

세 번째는 드론 인터페이스 용도로 테스트했다. 2개의 푸쉬버튼을 결합한 제어 장치를 이용해 드론이 비행 중인 공간의 고도, 바람 세기 등을 느끼도록 했다.

▲ 벤츠 컨셉카에 채택된 햅틱 장치

한편 폴더웨이는 현재 EPFL에서 스핀오프한 스타트업인 ‘폴드어웨이 햅틱스(FOLDAWAY Haptics)’에 의해 상업화가 추진되고 있다. 폴드어웨이는 올초 라스베이거스에서 열린 'CES 2020'에서 선보인 메르세데스 벤츠의 컨셉카에 폴더웨이를 공급했다. 향후 로봇 광고판 등에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 오리가미 로봇이 형태를 바꾸면서 광고판에 이미지를 만들어낼 수 있다.