중국 칭화대 연구팀은 외과 의사들이 수술시 활용할 수 있는 소프트 로봇 촉수를 개발했다고 테크엑스플로어가 지난 9일(현지 시각) 보도했다.

이 로봇 촉수는 형상기억합금(SMA)의 능동 냉각(active cooling) 방식으로 구현되며, 새로운 제어 알고리즘을 통해 조종 가능하다. 이번 연구 성과는 전문 저널인 ‘IEEE Transactions on Robotics’에 발표됐다.

이번 연구를 수행한 후이찬 자오(Huichan Zhao) 연구원은 “"어느 날 신경외과 의사가 연구실에 와서 신경외과 수술을 도와줄 수 있는 부드럽고 조종 가능한 카테터를 개발할 가능성에 대해 물었다"며 소프트 로봇 촉수 개발 배경에 대해 설명했다. 이 촉수는 원격조작을 통해 상이한 방향으로 구부릴 수 있다.

소프트 로봇 촉수 초기 시제품은 속도가 느리고, 외부 교란 발생 시 조작하기 힘들다는 단점이 있었다. 연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 로봇의 움직임을 더욱 잘 제어할 수 있는 SMA 소재의 능동 냉각 전략과 함께, 구부러짐과 스윙 동작에 대한 두가지 제어 전략을 바탕으로 ‘다중 입력-다중 출력 이중-채널 컨트롤러(multi-input-multi-output dual-channel)’를 개발했다. 이 컨트롤러는 로봇 촉수의 액추에이션 속도를 높이고 제어 가능성을 높인다.

소프트 로봇 촉수는 3개의 형상기억합금(SMA) 스프링을 가열 및 냉각함으로써 작동된다. 연구팀은 "SMA 스프링은 가열 또는 냉각시 수축하거나 길게 늘어난다. 이는 촉수가 다양한 각도, 그리고 상이한 방향으로 구부러지도록 만든다. 우리는 로봇 촉수에 카메라와 마커를 부착해 촉수의 실시간 굽힘 정도를 확인하고 피드백 컨트롤러를 사용해 SMA에 명령을 내리고 촉수를 원하는 방향과 굽힘 각도로 변형시켰다"고 말했다.

연구팀은 "소프트 로봇 촉수는 스마트한 재료에 의해 성공적으로 작동되었고, 이를 바탕으로 부드럽고, 능숙하며, 조종 가능한 매니퓰레이터를 만들었다”고 말했다.

연구팀은 향후 소프트 로봇 촉수 기술을 활용해 로봇팔, 내시경, 카테터 등을 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다.