UC 샌디에이고 연구팀, 전자장치 없이 작동하는 3D 프린팅 보행 로봇 개발

 

▲ 3D프린터로 제작한 전자장치 없는 6족 로봇(사진=UC 샌디에이고)

 

미국 UC 샌디에이고 연구팀이 전자장치 없이도 작동하는 6족 보행 로봇을 개발했다고 지난 25일(현지 시각) 밝혔다. 이 로봇은 3D 프린터로 바로 출력할 수 있으며, 전자장치 대신 압축가스를 담은 카트리지를 동력원으로 활용해 움직인다.

UC 샌디에이고 생체모방연구소(Bioinspired Robotics Laboratory)는 해당 연구 결과를 전문 학술지 '어드밴스드 인텔리전트 시스템즈(Advanced Intelligent Systems)'에 발표했다. (논문 제목: Monolithic Desktop Digital Fabrication of Autonomous Walking Robots)

 

연구팀은 데스크톱 3D 프린터와 시중에서 쉽게 구할 수 있는 프린팅 재료를 사용해 로봇을 제작하는 것을 목표로 했다. 이러한 설계 덕분에 로봇은 내구성이 뛰어나면서도 저렴하게 생산할 수 있으며, 1대 제작 비용은 약 20달러에 불과하다.

 

논문 수석 저자인 마이클 톨리(Michael Tolley) 교수는 “이 로봇은 기존의 딱딱한 부품 대신 단순한 3D 프린팅 필라멘트로 제작됐다”며 “이는 기계를 만드는 완전히 새로운 방식”이라고 설명했다. 연구팀은 이 로봇이 전자장치가 작동하기 어려운 환경에서 활용될 수 있다고 강조했다. 예를 들어, 강한 방사선이 존재하는 지역에서의 과학 탐사, 재난 대응, 또는 우주 탐사에 적용될 잠재력을 갖고 있다는 것이다.

 

실험실 테스트 결과, 로봇은 일정한 압력의 공기나 가스 공급원에 지속적으로 연결되어 있으면, 최대 3일 동안 멈추지 않고 작동할 수 있음다. 또한, 압축 가스 카트리지를 탑재한 상태에서도 잔디와 모래사장 등 다양한 지형을 횡단할 수 있으며, 심지어 물 위에서도 걸을 수 있다.

 

▲ 논문 제1 저자인 UC 샌디에이고 박사후 연구원 이첸 자이(Yichen Zhai)가 로봇을 소개하고 있다(사진=UC샌디에이고)

 

연구팀은 데스크톱 3D 프린터와 부드러운 소재를 활용해 인공 근육과 제어 시스템을 만드는 것이 가장 큰 도전 과제였다고 밝혔다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 이전에 전자기기 없는 그리퍼(gripper) 개발에 활용했던 3D 프린팅 기법을 적용해 6족 보행 로봇을 제작했다.

 

로봇이 움직이는 원리는 증기기관차의 구동 방식과 유사한 ‘공압 진동 회로(pneumatic oscillating circuit)’를 기반으로 한다. 이 회로는 여섯 개의 다리를 두 개의 세트로 나누어 번갈아 가며 기압을 전달해 움직이도록 설계됐다. 로봇의 다리는 위아래, 앞뒤 등 총 4 자유도를 갖추고 있어 균형을 유지하며 자연스럽게 걸을 수 있다.

 

연구팀은 앞으로 로봇 내부에 압축 가스를 저장하는 방법을 개발하고, 재활용 또는 생분해성 소재를 활용하는 방안을 모색할 계획이다. 또한, 로봇에 그리퍼 같은 조작기(매니퓰레이터)를 추가하는 연구도 진행 중이다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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