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中 상하이교통대, 하이브리드 구동 '종이접기 그리퍼' 개발공기압 방식과 케이블 구동 방식 결합
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승인 2024.06.05  16:05:04
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▲ 종이접기 그리퍼를 활용해 다양한 물체를 집고 있는 모습

중국 상하이교통대 연구팀이 높은 수준의 융통성과 정확도를 갖고 있는 하이브리드 구동 방식 종이접기(오리가미) 그리퍼를 개발했다고 밝혔다.

3일 테크엑스플로어 보도에 따르면 상하이교통대 연구팀은 이번 연구 성과를 전문 학술지인 ‘사이보그 앤 바이오닉 시스템즈’에 발표했다.(논문 제목:Hybrid-Driven Origami Gripper with Variable Stiffness and Finger Length)

종이접기 기술에서 영감을 받은 이 그리퍼는 공기압과 케이블 구동 메커니즘을 결합해 손가락의 강성을 조절하고, 손가락 길이에 변화를 줄 수 있다. 작업 특성에 맞게 그리퍼의 물리적 특성을 변경해 다양한 물체를 다룰 수 있다.

기존 로봇 그리퍼는 경직된 구조와 적응력 부족으로 다양한 물체의 섬세한 처리 또는 조작 시 어려움을 겪을 수 있다. 이에 비해 종이접기 그리퍼는 자연 생물이 갖고 있는 생물학적인 순응성과 부드러움을 갖추고 있다.

연구팀은 열가소성 우레탄 코팅 직물과 얇은 금속 시트로 손가락을 만들어 소프트 재료의 유연성과 단단한 부품의 정밀성 및 강도를 결합했다. 그리퍼가 상호 작용하는 표면에 밀착되어 다양한 물체에 손상을 주지않고 안전하게 파지(把持)할 수 있도록 해준다.

종이접기 방식 그리퍼의 혁신성은 손가락의 길이와 강성을 동적으로 조정할 수 있는 능력에 있다. 케이블의 길이와 공압 시스템의 압력을 수정함으로써, 그리퍼는 다양한 크기와 무게의 물체를 수용하기위해 그립을 변경할 수 있다. 이 같은 특성은 다양한 물체를 순차적으로 처리해야 하는 시나리오나, 공간 및 적응성이 중요한 환경에서 유용하다.

이 그리퍼는 각 손가락마다 독립적으로 제어되는 3개의 케이블이 포함되어 있다. 일치된 동작을 위해 3개의 케이블을 동시에 당기거나, 보다 복잡하고 여러 방향으로 이뤄지는 동작을 구현하기 위해 차이를 둬 케이블을 당길 수 있다. 이 같은 수준의 제어는 섬세한 부품을 조립하거나, 어수선하고 고르지 않은 표면을 탐색하는 등 미세한 조작 능력이 필요한 작업에 필수적이란 설명이다.

연구팀은 이 그리퍼를 활용해 얇은 천 조각부터 크고 무거운 축구공에 이르기까지 다양한 물체를 다루기 위해 파지력(gripping force)과 손가락의 형태를 효과적으로 조정할 수 있다는 것을 실험을 통해 입증했다.

혁신적인 공압 및 케이블 하이브리드 시스템 덕분에 무거운 하중을 처리하는 데 필요한 '힘'과 부서지기 쉬운 물체에 필요한 '부드러운 터치'를 모두 제공할수 있게 됐다는 설명이다.

연구팀은 향후 보다 무거운 하중을 견디는 능력을 강화하고 에너지 효율을 높이기 위해 그리퍼의 설계를 더욱 더 정교화할 계획이다. 이러한 개선은 그리퍼의 적용 범위를 넓힐 수 있다. 수술 환경이나 가전제품 조립처럼 정교한 손재주와 섬세한 처리를 요구하는 작업에서 유용성이 크다는 지적이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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