▲ 터키 빌켄트대(Bilkent University) 연구팀이 최근 부 소프트 구조 재료로 만든 '에스쿼드(SQuad)'라는 이름의 소형 4족 보행 로봇을 개발했다.(사진=테크엑스플로어)

터키 빌켄트대(Bilkent University) 연구팀이 최근 소프트 구조 재료로 제작된 '에스쿼드(SQuad)'라고 불리는 소형 4족 보행 로봇을 개발했다고 '테크엑스플로어'가 보도했다. 이 로봇은 기존 소형 로봇보다 유연성이 뛰어나 주변에 있는 장애물을 오르거나 우회하는 데 탁월하다는 설명이다. 이번 연구 성과는 'IEEE 로보틱스 앤 오토메이션 레터스 저널‘에 게재됐다.

기존 소형 로봇은 재료가 많이 들지 않기 때문에 저렴하고 좁은 공간에 접근하기에도 유리했다. 하지만 고르지 않은 지형에서는 이동능력이 떨어졌으며, 또 키가 작기 때문에 장애물을 피할 수 없어 쉽게 정체되곤 했다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 '바디 컴플라이언스(body compliance)'라는 원리를 로봇에 적용했다. 이들은 곤충이나 생쥐처럼 자신의 신체 적합성을 활용해 장애물을 극복하도록 부드러운 재료로 에스쿼드를 만들었다. 주로 폴리디메틸실록산(PDMS)과 같은 부드러운 재료를 사용했다.

이 로봇은 어른 손바닥 만한 몸집에 회전 가능한 부드러운 C자형 다리를 갖고 있다. 이 다리는 기존 소프트 로봇들이 사용하는 공압식 액츄에이터가 아니라 통합 DC모터로 구동된다. 공압식 액츄에이터는 부드러운 재료와 매우 잘 작동하고 통합되지만, 압축 공기공급원을 필요로 했다. 이는 로봇의 부피를 늘리거나, 자유로운 움직임을 불가능하게 만들었다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 부드러운 재료뿐 아니라 소형화와 자유로운 이동도 가능한 DC모터를 사용했다.

▲ 에스쿼드(SQuad)는 회전 가능한 부드러운 C자형 다리로 장애물을 넘어간다.(사진=테크엑스플로어)

연구팀은 운동성능을 평가하기 위해 동일한 조건하에 강성(rigid)재료로 제작된 로봇과 에스쿼드를 비교하는 실험을 진행했다. 실험 결과 이 소프트 로봇은 강성 로봇보다 장애물을 훨씬 효과적으로 극복했다. 강성 로봇은 자기 몸 높이의 0.88배인 장애물을 올라간 반면, 소프트 로봇은 자기보다 1.44배나 큰 장애물을 올라갔다.

연구팀은 앞으로 이 로봇이 육상에서 다양한 임무를 수행할 수 있을 것이라고 평가했다. 특히 높은 유연성, 바디 컴플라이언스, 장애물 기어오름 등의 능력 덕분에 작은 구멍를 통해 기어가거나, 구조가 없고 평평하지 않은 지형에서 이동하는 게 가능하다고 설명했다. 또 작은 카메라나 마이크를 장착하면 건물이 무너진 곳에서 생존자를 찾아내는 데 사용될 수 있다고 지적했다.

연구팀은 로봇의 성능과 운동 능력향상을 목표로 몇 가지 추가 연구를 진행할 예정이다. 즉 에스쿼드의 보행과 움직임을 더욱 향상시킬 수 있는 기술을 조사하고, 소형 로봇을 만드는 데 유리한 특성을 가진 새로운 폴리머를 개발하고 합성할 계획이다. 이 재료는 로봇의 운동 기술을 향상시키거나 로봇 본체에 직접 장착할 소프트 센서를 만드는 데도 활용될 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

이번 연구에 참여한 연구원인 '오누르 오즈칸(Onur Ozcan)'은 “우리는 로봇이 자신의 횡단면보다 작은 구멍을 통과하도록 신체 수축 메커니즘을 개발하고 있다. 이 로봇은 쥐와 비슷한 방식으로 수축해 작은 구멍을 간단히 통과할 것이다. 또 소형 로봇이나 소프트 로봇의 운동을 보다 잘 이해하기 위해 로봇의 역동적인 모델도 개발하고 있다”고 전했다.