美 예일대, 스스로 몸의 형태를 바꾸는 소프트 로봇 개발

 

▲ 큰 돌이 몸을 덮치자 다리 부분을 절단하고 빠져 나오는 소프트 로봇(사진=예일대)

 

자연 속의 일부 동물들은 자신의 몸 가운데 특정 부위를 스스로 절단해 위험한 상황에서 빠져나오거나, 다른 개체들과 몸을 연결해 혼자는 건널 수 없는 공간을 통과하기도 한다. 예를 들어 포식자에게 잡힌 도마뱀은 스스로 꼬리를 자르고 도망을 갈 수 있으며, 개미는 혼자 건널 수 없는 낭떠러지 같은 공간을 만나면 여러 개체들이 몸을 연결해 전체 몸 길이를 길게 만든 후, 낭떠러지를 통과한다.

 

13일(현지 시각) IEEE 스펙트럼에 따르면, 미 예일대 연구팀은 도마뱀이나 개미처럼 스스로 몸의 형태를 바꿀 수 있는 소프트 로봇을 개발했다. 이 소프트 로봇은 위험 상황에서 자신의 신체 일부를 절단하거나 다른 개체들과 결합해 혼자 건널 수 없는 공간을 통과할 수 있다.

 

연구팀은 이번 연구 성과를 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 발표했다.(논문 제목:Self-Amputating and Interfusing Machines)

실리콘으로 만들어진 이 소프트 로봇은 걷거나 기어가는 동작을 수행하기위해 팽창 및 수축이 가능한 비대칭적인 강도(stiffness)의 공기 챔버를 활용한다. 여기에 연구팀은 상온에선 고체이지만 쉽게 녹는 성질을 갖고 있는 끈적한 폴리머 구조를 만들기위해 ‘BTF’(bicontinuous thermoplastic foam, 이중 연속 열가소성 폼)라는 새로운 물질을 적용했다.

 

BTF는 폴리머가 녹을 때 사방으로 고갈되는 것을 방지할 수 있는 스폰지와 같은 역할을 한다. 연구팀은 소프트 로봇의 관절 부분을 녹이는 방식으로 두 개의 BTF 표면을 떼어내거나, 반대의 과정을 통해 관절을 다시 붙였다. 이 과정은 약 10분의 시간이 걸리고 관절은 상당히 강한 성질을 갖는 것으로 나타났다. 연구팀은 실험을 통해 소프트 로봇이 스스로 몸의 일부를 떼어내고, 여러개의 개체가 몸을 연결하는 과정을 시연했다.

 

연구팀은 이번 연구를 통해 완전히 부드럽고 '가역적인 관절'(reversible joint)을 처음으로 구현했다. 이 같은 기능의 구현은 질량(신체 일부)의 추가 또는 제거를 통해 형태를 변경시킬 수 있는 소프트 인공시스템의 가능성을 보여줬다는 설명이다.

 

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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