영국 셰필드대 연구팀이 소프트 로봇의 복원력을 높여주는 탄력성을 갖춘 새로운 타입의 밸브를 개발했다고 밝혔다.

셰필드대 마르코 폰틴 박사, 다나 대미언 박사 등 연구팀은 ‘사이언스 로보틱스’에 발표한 논문에서 새로 개발한 밸브가 소프트 로봇의 손상된 부분을 손상되지 않은 부분으로부터 자동으로 격리시킬 수 있다고 밝혔다. (논문 제목:Multimodal soft valve enables physical responsiveness for preemptive resilience of soft robots)

연구팀에 따르면 소프트 로봇은 구부러지거나 변형될 수 있는 유연한 물질로 만들어진다. 이 때문에 소프트 로봇은 섬세한 환경에서 동작하거나 인간과 상호작용할 필요성이 있는 작업에 적합하다. 이 같은 작업은 기존의 강성 로봇으로 하기는 어렵거나 위험하다. 하지만 소프트 로봇의 구성 요소인 유연한 물질들은 소프트 로봇들이 손상에 더 취약하게 만든다.

연구팀이 개발한 새로운 밸브는 공기압을 사용하여 로봇을 통한 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 밸브는 전방 작동 모드(Forward operation mode)와 역방향 작동 모드(Reverse operation mode)로 동작한다. 전방 작동 모드에서 밸브는 로봇의 구멍이 난 부분을 21밀리초 안에 격리시킬 수 있다. 이는 누출(leak)이 추가적인 손상으로 이어지는 것을 막고, 로봇이 계속 작동하도록 한다.

역방향 작동 모드에서 밸브는 로봇이 과도한 압력을 받아 터지는 것을 막는다. 이 밸브는 로봇이 스스로 내부 압력을 조정하고 터지는 것으로부터 스스로를 격리하기 위해 자율적으로 설정할 수 있는 '복합 모드(combined mode)'로 작동할 수 있다. 이 밸브는 소형이고 가벼워서 기존의 소프트 로봇 설계에 쉽게 통합될 수 있다. 이는 소프트 로봇의 복원력을 향상시키고 잠재적인 적용 가능성을 확대한다.

▲새 밸브를 채택한 소프트 로봇의 작동

연구팀은 "소프트 로봇은 의료 도구로서 사람 또는 사람 근처에서 작동하고 작업할 수 있으며 결함에 대한 복원력을 갖는다. 우리가 개발한 복원력 메커니즘(resilience mechanism)은 밸브를 통해 고장 격리나 예방을 유발하기 때문에 로봇들의 작동 수명을 연장할 뿐만 아니라 크기와 복잡성, 비용을 줄이는 데 적합하다"고 말했다. 연구팀은 이 소프트 로봇들의 지능은 신체 구조에 내장되어 있다는 의미에서 '체화 지능(embodied intelligence)'이라고 칭했다.