포스텍은 기계공학과 김기훈·정완균 교수, 삼성전자 미래로봇추진단 신형곤 박사 연구팀이 종이처럼 얇고 사람 근육처럼 유연하면서도 강한 힘을 낼 수 있는 로봇 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
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| ▲ 포스텍 기계공학과 김기훈 교수 [포스텍 제공] |
연구팀이 개발한 로봇 기술은 좁은 공간에서도 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 현장에서는 몸 안에서 수술을 돕는 로봇이, 산업 현장에서는 배관 청소나 복잡한 기계 점검을 수행하는 로봇이 필요하지만 유연성과 힘을 동시에 만족시키는 기술은 지금까지 없었다.
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| ▲ 포스텍 기계공학과 정완균 교수 [포스텍 제공] |
연구팀은 사람 근육 움직임에서 답을 찾았다. 근육에 있는 '마이오신'이라는 단백질이 작은 힘을 반복해 큰 움직임을 만드는 원리를 로봇에 적용해 얇은 시트 형태의 로봇 액추에이터를 개발했다.
겉보기에는 평범한 시트처럼 보이지만, 내부에는 수십 개의 작은 공기주머니와 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.
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| ▲ 삼성전자 미래로봇추진단 신형곤 박사 [포스텍 제공] |
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 실험에서는 마치 사람 손가락처럼 섬세하게 움직였으며, 물속에서 물체를 옮기는 실험도 성공적으로 마쳤다. 특히 기존 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.
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| ▲ 체내 운동 단백질인 '마이오신'에서 착안해 만든 로봇 액츄에이터. [포스텍 제공] |
이번 연구는 일상과 산업에 혁신적인 변화를 불러올 전망이다. 의료 현장에서는 로봇이 작은 구멍으로 들어가 정밀 수술을 돕고, 산업 현장에서는 좁은 공간의 점검 등 다양한 작업을 수행할 수 있다.
또한, 가정용 청소 및 돌봄 로봇에 적용되면 더욱 섬세하게 사람과 상호작용할 수 있을 것으로 기대된다.
김기훈 교수는 "얇고 부드러운 구조 안에 복잡한 3차원 공기 압력 네트워크를 담아내고, 생체 모사 방식으로 여러 방향의 동작을 구현했다"며 "수술용 로봇, 산업 현장 협업 로봇, 탐사 현장 등 다양한 분야에서 활용이 기대된다"고 말했다.
KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr
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