▲ 로봇 워커의 개념

독일 프라이부르크대(University of Freiburg) 연구팀이 오로지 공기 압력만으로 소프트 로봇의 동작을 제어할 수 있는 ‘3D 프린팅 공압 논리 모듈(3D-printed pneumatic logic modules)’을 개발했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면, 미래에는 소프트 로봇이 금속으로 만들어진 ‘전자적 제어 로봇’에 해를 끼치는 환경에 활용될 수 있다. 전자적으로 제어되는 로봇은 금속으로 만들어져 화학물질이나 방사선에 노출되면 영향을 받는다. 따라서 어떠한 전자장치 없이도 제어할 수 있는 소프트 로봇의 개발이 요구되고 있다.

연구팀이 개발한 공압 논리 모듈은 공기 흐름의 논리적 전환을 가능하게 하며, 전기 제어방식을 모방할 수 있다. 이 모듈은 전통적인 필라멘트 인쇄 재료를 사용해 3D 프린터로 유연하고 전자 장치가 없는 소프트 로봇을 만들 수 있다.

토마스 스펙 교수 등 연구팀은 이번 연구 성과를 전문 학술지인 ‘사이언스 로보틱스’에 발표했다.(논문 제목:3D-printed digital pneumatic logic for the control of soft robotic actuators)

연구팀은 "우리의 설계 방식은 3D 프린팅 경험을 갖고 있는 누구나 고급 프린팅 장비 없이도 로직 모듈을 제작하고, 소프트 로봇을 제어하는 데 사용할 수 있도록 해준다. 이는 미래에 소프트 로봇에서 (점점 더 복잡해지고 있는) 전기 부품을 대체할 수 있는, 전자장치 없는 공압 제어 회로를 향한 중요한 발걸음"이라고 말했다.

이 모듈은 부울 연산(Boolean operations)을 수행하고 공기 흐름을 이동 요소로 유도할 수 있다. 모듈은 2개의 가압 챔버로 구성되어 있다. 3D 프린터로 인쇄된 채널이 이러한 챔버 사이에 위치한다. 채널을 압축함으로써, 팽창하는 챔버는 그 안의 공기 흐름을 멈추고 밸브처럼 조절할 수 있도록 해준다. 선택된 재료에 따라 모듈은 80~750킬로파스칼 이상의 압력으로 작동될 수 있다. 다른 공압 시스템과 비교해 약 100밀리초의 빠른 응답 시간을 갖는다.

연구팀은 공기 압력을 사용해 집적 회로에 의해 제어되는 유연한 3D 프린팅 로봇 워커(robotic walker)를 개발했다. 이 논리 모듈의 유연성은 로봇워커가 자동차의 하중도 견딜 수 있도록 해준다고 말했다.