싱가포르국립대, 문어처럼 민첩한 소프트 로봇 개발

 

 

 

 

 

싱가포르국립대(NUS) 연구팀이 지구상에서 가장 지능적인 수중 동물 중 하나인 문어에서 영감을 받아 새로운 소프트 로봇을 개발했다고 테크엑스플로어가 29일 보도했다. 기존의 문어 로봇보다 구조를 단순화했으며, 비대칭 로봇팔(asymmetric arms)을 갖고 있어 빠른 유영이 가능하다.

 

연구팀은 이번 연구 성과를 ‘아카이브(arxiv)’에 공개했다.(논문 제목:Octopus-Swimming-Like Robot with Soft Asymmetric Arms) 이 로봇은 수중에서 실제 작업을 수행하거나 문어 유영 동작의 생물역학적 기초를 연구하는 데 활용될 수 있다.

 

체칠리아 라스키(Cecilia Laschi) 교수는 테크엑스플로어와의 인터뷰에서 "우리의 연구는 오래 전부터 물체에 팔을 뻗어 잡고, 이동하며, 유영하는 다양한 원리를 연구하는 데서 시작됐다"고 말했다.

 

연구팀에 따르면, 문어는 다른 많은 해양 동물과 비교해 아주 민첩해 물속에서 빠르게 헤엄치고 주변의 물체를 조작할 수 있다.

 

연구팀은 문어의 첨단 수중 기술을 안정적으로 복제하는 로봇 시스템을 개발하는 것이 이번 연구의 핵심 목표라고 밝혔다. 논문 제1저자인 이위안 장(Yiyuan Zhang)은 "연구 초기 목표는 유영 플랫폼을 개발하는 것이었으며, 이전 연구 논문을 검토하는 과정에서 문어의 8개 다리를 모방하는 데 기존의 로봇 디자인이 지나치게 복잡하다는 점을 깨달았다“며 "우리의 주요 목표는 문어 움직임의 본질을 포착할 뿐만 아니라 수중 로봇 공학의 광범위한 연구와 혁신을 장려하는 보다 접근하기 쉽고 만들기 쉬운 플랫폼을 제시하는 것이다”라고 말했다.

 

연구팀이 개발한 문어 로봇은 우산과 같은 모양의 혁신적인 메커니즘을 통해 작동하는 8개의 부드러운 로봇 팔(문어의 다리)을 가지고 있다. 일정한 속도로 회전하는 두 개의 모터로 구동되는 이 혁신적인 메커니즘을 통해 문어 로봇은 각각의 로봇 팔에 8개의 서로 다른 모터와 액추에이터를 배치할 필요가 없다"고 설명했다.

 

이어 "로봇이 물속을 움직일 때 로봇 팔이 부드럽게 열리면서 로우-드래그 형태(low-drag shape)를 만들어 쉽게 미끄러진다. 앞으로 나아갈때 문어처럼 로봇 팔이 빠르게 닫히고 단단해져 강력한 추진력을 만들어낸다. 이 같은 디자인은 메카닉스와 제어를 단순화할 뿐만 아니라 효율성을 높여 로봇을 효과적이고 쉽게 관리할 수 있도록 해준다“고 말했다.

 

연구진은 혁신적인 로봇 설계를 통해 문어에서 관찰되는 유영 패턴을 면밀히 재현했다. 실험 결과 이 로봇은 두 번째 파워 스트로크에서 최고 속도 314mm/s에 도달하는 등 능력을 보여줬다.

 

연구팀이 제안한 시스템은 기존의 문어 로봇 플랫폼과 비교해 훨씬 덜 복잡하지만 비슷한 유영 능력을 갖고 있다. 새로운 로봇의 또 다른 장점은 에너지 소비를 최소화하면서 수중에서 장거리 이동이 가능하다는 것이다. 이위안 장은 "이 같은 디자인은 다음의 추진력을 얻기위해 로봇 팔을 벌렸을 때 뒤로 움직이는 문제도 해결해준다”고 말했다.

 

연구팀은 새로운 문어 로봇이 수중 탐사, 환경 모니터링, 수색 및 구조 작업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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