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도쿄대, 다리와 프로펠러 결합한 비행 로봇 '스파이더' 개발‘아카이브’(arXiv)에 연구 성과 발표
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승인 2023.02.23  15:44:54
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▲ 스파이더(사진=도쿄대)

일본 도쿄대 연구팀이 다리와 프로펠러를 결합한 비행 로봇 ‘스파이더’(SPIDER)를 개발 중이라고 IEEE 스펙트럼이 지난 15일 보도했다.

이 로봇은 다리 액추에이터 대신 덕트 팬(duct fan)으로 이뤄진 벡터형 다리 추진장치(vectorable leg thrusters)를 지니고 있다. 4개의 다리에 있는 8개의 관절은 개별적으로 움직일 수 있으며, 로봇 전체를 공중으로 띄울 수도 있다.

스파이더는 “SPherIcally vectorable and Distributed rotors assisted Air-ground amphibious quadruped Robot”의 축약어다. 지상과 공중에서 활동할 수 있는 양서류(?)를 닮은 4족 로봇이다. 엄밀하에 얘기하면 8개의 다리가 아니라 4개의 다리를 가지고 있기 때문에 절대로 거미형 로봇이 될 수 없지만, 유사한 수준의 빠른 반응을 일으킬만한 충분한 다리를 갖추고 있다는 설명이다.

IEEE 스펙트럼은 “일반적으로 물체에 추진장치가 충분히 있으면, 물체는 공중으로 날아갈 수 있다. 하지만 정말 어려운 것은 그것을 통제하고, 유용한 일을 하도록 만드는 것”이라고 지적했다. 특히 스파이더처럼 '불안정하게 연결된' 자유도를 갖추고 있는 물체의 경우 지속적으로 관리하는 게 힘들다는 것이다.

▲ 스파이더가 공중으로 뜨고 있다.

스파이더의 다리 부분에는 링크(link) 별로 원형의 추진장치 2개씩이 부착돼 있다. 이 추진장치는 어떤 방향으로도 추진력을 제공할 수 있도록 설계됐다. 스파이더는 총 8개의 링크와 16개의 관절을 갖고 있다. 링크를 따라 8개의 배터리를 장착했다. 무게는 15kg에 달한다. 총 비행 시간은 9분이며, 비행 시간의 두배 이상 걸을 수 있다.

이 프로젝트를 이끌고 있는 모주 자오 교수는 “나는 어릴 때 중국에서 왔다. 그래서 항상 용을 꿈꿨다. 용은 진짜 동물은 아니지만 아시아에선 일종의 거룩한 상징성을 갖고 있다. 용을 닮은 로봇을 날아다니는 인간의 팔이라고 상상해보라!. 램프를 교체하거나, 사람의 팔처럼 문을 여는 것이 가능하고, 뱀처럼 변신할 수도 있다”고 말했다.

실제로 도쿄대 연구진은 지난해 관절을 갖고 있는 공중 매니퓰레이터인 ‘드래곤’(DRAGON·Dual-rotor embedded multilink Robot with the Ability of multi-deGree-of-freedom aerial transformatiON) 업그레이드 버전을 발표했다. 4쌍의 짐벌 달린 덕트 팬으로 구성되어 있으며, 각각의 덕트 팬은 2축 관절을 통해 연결되어 있다. 배터리팩으로부터 동력을 공급받으며, 비행 중 사각형, 뱀 모양 등으로 형태를 바꿀 수 있다.

이같은 연구 경험을 바탕으로 연구팀은 스파이더 로봇 개발에 도전했다. 연구팀은 그간의 연구 성과를 최근 ‘아카이브’(arXiv)에 발표했다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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