베이징이공대, '민첩성'과 '적응력' 겸비한 로봇 쥐 개발

▲ 베이징이공대가 개발한 로봇 쥐(사진=베이징이공대)

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중국 베이징이공대(Beijing Institute of Technology) 칭스(Qing Shi) 교수팀이 쥐에서 영감을 받아 민첩성과 적응력을 겸비한 로봇 쥐 ‘SQuRo(small-sized quadruped robotic rat)’를 개발했다고 지난 18일 밝혔다.

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연구팀은 연구 논문을 전문 저널인 ‘IEEE Transactions on Robotics'에 발표했다.

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연구팀에 따르면 4족 보행 로봇은 실제 세계에서 활용 가능성이 높지만 좁은 공간에선 작동하기 힘들다. 예를 들어 빅독, 애니멀(ANYmal) 등 대형 4족 보행 로봇은 적응력과 적재 능력이 뛰어나지만 좁은 공간에 진입하기 힘들다. 반면 2g 미만의 마이크로 4족 보행 로봇은 좁은 공간에 진입할 수 있지만 절대적인 적재 용량이 낮아 특정 작업을 수행하기 힘들다. 주변 환경에 대한 적응력을 높이는 한 가지 해결책은 여러 동작을 수행하고, 적재한 짐을 운반할 수 있는 소형 생체모방 로봇을 설계하는 것이다.

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베이징이공대 연구팀은 동굴에 사는 쥐의 민첩성과 적응력에 주목했다. 칭스 교수는 일본 와세다대 박사과정 재학 시절부터 10년 넘게 이 분야를 연구해왔다. 그는 원래 바퀴 달린 로봇 쥐를 개발했으나, 민첩성을 더욱 향상시키기 위해 바퀴를 다리로 교체했다.

▲ 로봇 쥐는 다양한 지형에서 이동할 수 있다.(사진=베이징이공대)

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이번에 공개한 SQuRo는 좁은 공간 안에서 실제 쥐의 동작을 모방할 수 있다. 쥐는 가늘고 긴 몸과 탁월한 민첩성 때문에 좁은 공간에도 쉽게 적응할 수 있는 능력이 있다. 연구팀은 쥐의 형태학과 민첩성을 모방하기위해 동굴에서 이동하는 쥐의 형태와 동작 특성을 최대한 모사했다. 그들은 먼저 쥐의 '주요운동관절(KMJ, key movement joints)'을 추출하고 몸 각 부분의 자유도(DOF) 구성을 완료했다. 다리의 움직임을 재현하기 위해 각 다리에 2 자유도, 허리에 2 자유도, 그리고 유연한 척추 움직임을 재현하기 위해 2 자유도를 설계했다.

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연구팀은 쥐와 유사한 멀티모달 동작을 달성하기 위해 '계층적 오픈루프 컨트롤러(hierarchical open-loop controller)'를 제안했다. SQuRo는 생체모방 유연 구조와 멀티모달 모션 제어를 통해 웅크렸다 서기, 기어다니기, 회전 등 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 다리와 경추 부위를 조절하고 무게중심을 적절히 조절해 넘어진 후 회복하는 게 가능하다. 불규칙한 좁은 통로(폭 90mm)를 통과하고, 장애물(높이 30mm)을 통과하며, 경사면(15°)에서 안정적으로 이동할수 있다. 또한, SQuRo는 자체 중량의 91%에 해당하는 하중을 운반한 후에도 꾸준한 이동 능력을 갖고 있다. 소형 4족 보행 로봇에 비해 우수한 적재 운반 능력을 보여준다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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