좁은공간 OK…종이처럼 얇고, 사람 근육닮은 ‘로봇’ 개발

포스텍, 김기훈·정완균 교수팀, 초슬림 로봇 개발

뉴시스

포스텍(포항공과대학교) 기계공학과 김기훈·정완균 교수, 삼성전자 미래로봇추진단 신형곤 박사(전 포스텍 기계공학과 박사) 연구팀이 종이처럼 얇고 사람 근육처럼 유연하면서도 강한 힘을 낼 수 있는 로봇 기술을 개발했다.

좁은 공간에도 자유롭게 움직이며 물체를 다룰 수 있어 수술용 로봇부터 산업 장비까지 다양한 분야에 활용이 기대된다.

이번 연구는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다.

현재 대부분의 로봇은 단단한 금속으로 만들어져 힘은 강하지만 섬세하게 움직이거나 좁은 틈에 들어가는 데 한계가 있다.

의료 현장에서 몸 안에서 수술을 돕는 로봇이, 산업 현장에서는 배관 청소나 복잡한 기계 점검을 수행하는 로봇이 필요하지만 유연성과 힘을 동시에 만족하는 기술은 현재까지 없었다.

포스텍 연구팀은 사람 근육 움직임에서 답을 찾았다.

근육에 있는 ‘마이오신(myosin)’이란 단백질이 작은 힘을 반복해 큰 움직임을 만드는 원리를 로봇에 적용해 얇은 시트 형태의 로봇 액추에이터(전기·공압·유압 등의 에너지를 기계적 움직임으로 변환해 로봇의 관절이나 부위를 실제로 움직이게 하는 구동 장치)를 개발했다.

겉보기에는 평범한 시트처럼 보이지만 내부에는 수십개의 작은 공기 주머니와 이를 연결하는 다채널 공기 통로가 층층이 들어 있다.

이 시트에 공기를 순서대로 주입하면 표면의 돌기들이 여러 방향으로 움직이며 작은 힘을 차곡차곡 모아 큰 이동을 만들어 낸다.

로봇이 구부러진 상태에서도 돌기만 이용해 애벌레처럼 기어갈 수 있다. 표면은 위, 아래, 옆 등 6가지 방향으로 움직일 수 있으며 속도와 거리를 자유롭게 조절할 수 있다.

연구팀은 다양한 실험을 통해 기술 성능을 검증했다. 물체를 다루는 실험에서 마치 사람 손가락처럼 섬세하게 움직였으며 물속에서 물체를 옮기는 실험도 성공적으로 마쳤다.

특히 애초에 로봇이 수행하기 어려웠던 얇은 배관 청소와 같은 작업도 가능하다. 여기에 연구팀은 움직임을 예측할 수 있는 수학적 모델도 함께 개발해 향후 다양한 설계와 응용의 토대를 마련했다.

김 교수는 “얇고 부드러운 구조 안에 복잡한 3차원 공기 압력 네트워크를 담아내고 생체 모사 방식으로 여러 방향의 동작을 구현했다는 점에 의미를 두고 있다”며 “수술용 로봇, 산업 현장 협업 로봇, 탐사 현장 등 다양한 분야에서 활용하길 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단·과학기술정보통신부 한국선도연구센터 사업과 산업통상자원부 알키미스트프로젝트 사업의 지원을 받아 수행했다.

[포항=뉴시스]