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중국 저장대, 외발 자전거와 드론 결합한 '롤러-쿼드로터' 개발‘아카이브’(arXiv)에 연구 성과 발표
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승인 2023.03.23  16:29:14
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드론처럼 하늘을 날고, 외발 자전거처럼 땅을 구를 수 있는 하이브리드 운송장치(hybrid vehicle)가 개발됐다.

21일(현지 시각) 테크엑스플로어 보도에 따르면 중국 저장대학 연구팀은 외발 자전거와 로터 지원 회전 메카니즘(rotor-assisted turning mechanism)을 기반으로 하늘을 날고 지상을 굴러다니는 하이브리드 운송장치 ‘롤러-쿼드로터(Roller-Quadrotor)’를 개발했다.

연구팀은 이번 연구 성과를 출판전 논문 발행 사이트인 ‘아카이브’(arXiv)에 발표했다.

연구팀에 따르면 기존의 쿼드로터 드론은 하늘을 날면서 물건을 운반할 수 있지만 울퉁불퉁한 지면에 착륙하거나 비좁은 공간을 비행하는 게 힘들다. 게다가 비행시 에너지 소비가 많아 장시간 비행이 쉽지 않다. 이에 따라 드론은 변화하는 환경이나 비우호적인 지형에선 복잡한 임무를 수행하는 것이 어렵다.

이를 개선하기 위해 저장대 연구팀은 쿼드로터의 '기동성'과 지상 차량의 '내구성'을 결합한 롤러-쿼드로터를 구상하고, 롤러 모드와 쿼드로터 모드 간에 원활하게 전환할 수 있도록 지원하는 하이브리드 운반 장치 모델과 제어기를 설계했다.

이 장치는 지상에선 외발 자전거처럼 한 개의 바퀴로 움직이고, 공중에선 드론처럼 움직인다. 외발 자전거 구조를 바탕으로 다양한 지형에서 지상 이동이 가능하며, 좁은 틈새도 통과할 수 있다. 소모 전력은 드론보다 적다.

연구팀은 "이 장치는 쿼드로터 구성과 추력을 제공하는 4개의 액추에이터를 통해 비행이 가능하며, 외발 자전거 구동 및 로터 지원 회전 구조에 의해 지상에서 구를 수 있다. 비행 모드에 비해 에너지를 크게 절약할 수 있다"고 말했다.

연구팀은 "이번 연구는 일반적인 회전익 항공기의 도전적 문제를 극복하고 에너지 소비를 줄이며 좁은 틈과 같은 특수한 지형을 통해 이동할 수 있게 한다. 지상 로봇이 직면한 장애물 회피 과제도 비행모드로 해결할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 앞으로 이 장치의 성능을 한층 개선한다는 계획이다. 예를 들어, 그들이 만든 모델의 정확성을 높이고 더욱 향상된 제어 알고리즘을 도입하기로 했다. 이를 통해 이 장치가 지상 모드에서 비행 모드로 보다 원활하게 전환토록하고, 동시에 내비게이션 기능도 강화한다는 계획이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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