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美 노스이스턴대, '이동-조작' 능력 갖춘 뱀 로봇 개발출판전 논문 공개 사이트인 ‘아카이브’에 논문 발표
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승인 2024.05.28  14:24:18
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▲노스이스턴대 연구팀이 '이동-조작' 능력을 갖춘 뱀 로봇을 개발했다.

뱀에서 영감을 얻은 로봇은 바퀴 로봇이나 다리 로봇과 달리, 매우 비좁은 공간으로 들어갈 수 있으며, 몸의 형태를 주변 환경에 맞게 조정할 수 있다. 하지만 일반적으로 뱀 로봇은 물체를 집어들고 조작할 수 있는 능력을 갖고 있지 않다.

26일 테크엑스플로어 보도에 따르면 미국 노스이스턴대 알리레사 라메자니(Alireza Ramezani) 교수팀은 물체를 집고 조작할 수 있는 뱀 로봇을 개발했다. 이번 연구 성과는 출판전 논문 공개 사이트인 ‘아카이브’(arXiv)에 발표됐다.(논문 제목:'Loco-Manipulation with Nonimpulsive Contact-Implicit Planning in a Slithering Robot')

이 기술은 노스이스턴대 학생그룹이 개발한 로봇 플랫폼인 '코브라'(COBRA)에서 구현됐다. 노스이스턴대 박사과정 학생 아다르시 살라가메는 “우리는 뱀 로봇 코브라를 거의 3년 동안 개발해 왔다. 이 프로젝트는 대체 이동 능력을 탐색하기 위한 수단으로 시작되었다”며, “일반적인 바퀴 로봇이나 다리 로봇과 달리, 뱀 로봇은 여러 가지 다른 모양으로 변형될 수 있고, 신체의 어떤 부분이 지면에 접촉하는지를 제어할 수 있기 때문에 다용도의 이동 능력을 보여준다. 이는 특정한 신체 부분만 지면에 닿아 있는 바퀴 로봇이나 다리 로봇 보다 더 정확하게 접촉력(contact forces)을 규제할 수 있다는 것을 의미한다"고 말했다.

연구팀은 코브라 로봇의 형태 변환을 통해 다섯 가지의 운동 양식을 보여줬다. 이어 뱀 로봇의 물체 조작 기술을 향상시킬 수 있는 가능성에 대해 탐구했다. 이를 통해 운동 능력과 조작 능력을 겸비한 ‘이동-조작’(loco-manipulation) 기능의 뱀 로봇을 구현했다.

코브라 로봇은 머리 부분에 물체를 잡을 수 있는 그리퍼 메카니즘을 갖추고 있다. 이 로봇은 ‘텀블링‘이라는 이동 동작을 수행하면서, 동시에 머리와 꼬리 부분이 맞물리면서 바퀴와 같은 구조를 만든다. 이 같은 구조는 고속으로 경사면을 내려갈 수 있도록 해준다. 뱀 로봇이 물체를 잡는 방법은 로봇의 그리퍼 부분이 집고자하는 '상자'와 맞물리면서 이뤄진다. 이를 통해 로봇은 상자를 잡고, 능숙하게 조작하며 좁은 공간, 경사지 또는 일반 로봇이 작동할 수 없는 지역까지 이동할 수 있는 능력을 갖는다”고 말했다.

연구팀은 뱀 로봇의 ‘이동-조작’(loco-manipulation) 능력을 구현하기 위해 로봇의 움직임과 물체 조작 전략을 계획하고, 지면 반응력(ground reaction forces)을 고려하는 최적화 계획기를 개발했다.

연구팀은 "향후 카메라 기반의 폐쇄 루프(closed-loop) 물체 조작을 지원하기 위해 로봇이 상자를 식별하고, 상자를 집어 들고 다른 위치로 이동하여 고차원적인 계획이 수반되는 흥미로운 작업을 해결할 수 있도록 할 것"이라고 말했다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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