▲ 미니 로봇의 내부 구성

영국 리즈대 연구진이 지하에 매설돼 있는 가스관, 하수도관 등의 내부를 이동하면서 파이프의 균열, 파손 등 이상 부위를 찾을 수 있는 미니어쳐 로봇 ‘조이’(Joey)를 개발했다고 테크엑스플로어가 최근 보도했다.

이번 연구 성과는 전문저널인 ‘프론티어스 인 로보틱스 앤 AI’(Frontiers in Robotics and AI)에 게재됐다. 리즈대 연구진은 '파이프봇(Pipebots) 프로젝트'의 일환으로 셰필드대, 브리스톨대, 버밍엄대 등과 이번 연구를 수행하고 있다.

논문 제1 저자인 타잉 루안 응우옌(Thanh Luan Nguyen) 박사는 “지하 상하수도망은 인간뿐만 아니라 로봇에게도 매우 열악한 환경이며, 지하에선 위성 내비게이션에 접근할 수 없다. 조이는 매우 간단한 모터, 센서, 컴퓨터로 구성돼 있지만 비좁은 공간에서도 동작하고, 작은 배터리로도 충분히 오랫동안 작동할 수 있어야 한다"고 말했다. 네타 코헨(Netta Cohen) 리즈대 교수는 ”조이 로봇은 카메라 없이도 파이프 네트워크 내부를 스스로 탐색할 수 있다“고 말했다.

조이는 지름 7.5cm의 좁은 파이프 내부를 홀로 이동할 수 있으며, 무게가 70g에 불과하다. 사람 손바닥에 쏙 들어갈 정도로 작은 크기다.

조이는 3D 프린터로 제작한 ‘휠-레그(wheel-leg)’를 이용해 직선 구간을 굴러다니거나 작은 장애물을 넘을 수 있다. 파이프 벽, 분기점, 모서리까지의 거리를 측정할 수 있는 에너지 효율적인 거리 센서, 내비게이션 도구, 마이크, 카메라를 갖추고 있다. 파이프 내부를 이동하면서 결함 부위를 촬영하고 이미지를 저장할 수 있다. 로봇 시제품을 제작하는 데 들어간 비용은 300파운드 정도다.

연구팀은 조이가 T접합부, 좌우 코너, 막다른 곳, 장애물, 그리고 세 개의 직선 구간을 포함한 실험적인 파이프 네트워크에서 사람의 지시 없이도 길을 찾을 수 있다는 것을 보여주었다. 조이는 45초 만에 약 1미터의 파이프 네트워크를 탐험할 수 있다.

▲ 미니 로봇이 파이프 내부를 통과하면서 이상 여부를 파악하고 있다.

또한 조이는 실제적인 경사도의 파이프도 쉽게 오르내릴 수 있다. 연구팀은 진흙이 많거나 미끄러운 튜브를 통과하는 조이의 능력을 시험하기 위해 모래와 끈적거리는 젤을 파이프에 넣어 시험한 결과 기대한 성과를 거뒀다고 밝혔다.

조이는 카메라나 전력 소모가 많은 컴퓨터 비전을 사용하지 않고도 파이프 내부를 탐색할 수 있는 센서들을 갖추고 있다. 이는 조이의 배터리 수명을 연장한다. 배터리 용량이 부족하면 원점으로 돌아가 전력을 공급받을 수 있다.

하지만 조이는 거북이처럼 뒤집어지면 스스로 원래대로 돌아갈 수 없다는 단점을 갖고 있다. 연구팀은 차세대 로봇 시제품에서 이 같은 문제를 해결한다는 계획이다. 또한 액체로 완전히 채워진 파이프 속에서 작동할 수 있도록 방수 기능도 갖춘다는 계획이다.