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美 노스캐롤라이나주립대, 종이접기 원리 적용한 로봇 그립퍼 개발전문 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 연구 논문 발표
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승인 2023.08.04  14:09:59
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▲ 책장을 넘긴는 로봇 그립퍼(사진=NC주립대)

美노스캐롤라이나(NC)주립대 연구팀이 ‘종이접기(kirigami)’ 원리를 적용한 로봇 그립퍼를 개발했다고 2일(현지 시각) 밝혔다. 이 그립퍼는 부드러움과 강력함, 그리고 정밀함을 고루 갖췄다.

이 그립퍼는 물방울을 집을 수 있을 정도로 부드럽고, 최대 6.4kg의 물체를 집을 수 있을 정도로 강력하다. 옷감을 접을 정도로 손재주가 좋으며, 사람의 머리카락보다 20배 더 얇은 마이크로 필름을 집을 수 있을 정도로 정밀하다고 연구팀은 설명했다.

▲ 이 로봇 그립퍼는 다양한 특성의 물체를 다룰 수 있다.

연구팀은 이 그립퍼를 팔뚝 근육에서 발생하는 전기신호에 의해 제어되도록 기존 기술과 통합했다.

지에 인(Jie Yin) NC주립대 교수는 "강도, 정밀도 및 부드러움 사이의 트레이드오프(tradeoff) 관계때문에 초소프트, 초박형, 그리고 무거운 물체를 다룰 수 있는 단일의 소프트 그립퍼를 개발하는 것은 매우 어렵다. 우리의 그립퍼 디자인은 이같은 특성에 대해 탁월한 균형을 제공한다“고 말했다.

새로운 그립퍼 디자인은 종이접기 기술에 기반한 이전 세대의 유연한 그립퍼 기술을 기반으로 만들어졌다. 연구팀 관계자는 ”우리의 새로운 그립퍼는 기존 그립퍼처럼 종이접기를 활용하고 있지만 그립퍼의 궤적뿐 아니라 근본적인 구조 자체를 개선했다“고 말했다.

새로운 디자인은 그립퍼의 구조 전체에 힘을 분배하는 방식을 채택하고 있기 때문에 높은 수준의 강도와 부드러움을 제공할 수 있다고 설명했다.

지에 인 교수는 ”우리 그립퍼는 무게가 0.4g에 불과하며, 최대 6.4kg의 물체를 들수 있다. ‘탑재량 대 무게 비율(payload-to-weight ratio)’이 약 1만 6000으로 이전 기록인 6400보다 2.5배 높다. 부드러움과 정밀함의 특성을 결합한 그립퍼의 강도는 매우 다양한 분야에서 유요한 기술“이라고 소개했다.

이 신기술의 또 다른 이점은, 그립퍼의 매력적인 특성이 그립퍼를 제작하는 데 사용되는 재료가 아니라 주로 구조 설계에 의해 결정된다는 것이다. 이 때문에 튼튼한 식물 잎과 같은 생분해성 재료로도 그립퍼를 만들 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 또한 그립퍼 장치를 '근전성(筋電性)'을 갖고 있는 보철장치와 통합했다. 이는 보철장치를 근육 활동을 통해 조절할 수 있다는 의미다. 연구팀은 새로운 그립퍼가 기존 의수(보철장치)의 모든 기능을 대체할 수는 없지만 기능을 보완하는 데 사용될 수 있다고 말했다.

연구팀의 이번 연구 성과는 전문 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표됐다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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