치타서 영감…美 연구진, 기존 이동속도보다 3배 빠른 ‘소프트 로봇’ 개발

미국 연구진이 치타의 생물역학에서 영감을 얻어 기존보다 빠르게 움직이는 소프트 로봇을 개발하는 데 성공했다.

8일(현지시간) 과학 정보포털 ‘유레카 얼러트’에 따르면, 노스캐롤라이나주립대가 주도한 이들 연구자는 1초에 단단한 표면 위에서 자체 길이(BL)의 2.68배 거리를 움직이는 소프트 로봇을 제작했다. 이는 기존 기록인 초당 자체 길이의 0.8배를 움직였던 것보다 3배 이상 빠른 속도다.

중량 45g에 전장 7㎝·폭 6㎝인 이 작은 로봇은 네 개의 구부러진 다리와 소프트 실리콘과 스프링으로 만든 길고 유연한 몸통을 가지고 육상에서 가장 빠른 생명체인 치타처럼 달리도록 설계됐다.

이에 대해 연구 교신저자인 노스캐롤라이나주립대 기계항공공학과 조교수인 인지에 박사는 “우리는 치타에게서 영감을 얻어 스프링으로 작동하는 쌍안정(bistable) 척추를 제작했는데 이는 로봇이 두 개의 안정된 상태를 갖는 것을 의미한다”고 설명했다.

인 박사는 또 “우리는 소프트 실리콘 로봇을 연결하는 채널에 공기를 주입함으로써 이런 안정적 상태 사이를 빠르게 전환할 수 있게 했다. 두 상태 사이를 전환하면 상당한 양의 에너지가 방출돼 로봇이 딱딱한 표면에서 빠르게 힘을 발휘할 수 있다”면서 “이는 이 로봇이 표면을 가로질러 질주할 수 있게 한다”고 말했다.

소프트 로봇이라는 분야는 더욱더 유연한 소재를 사용해 자연적 형태를 모델로 한 로봇을 만들어 더욱더 역동적이고 다양한 지형에서 더 잘 움직일 수 있도록 하자는 아이디어에서 시작됐다.



이들 연구자는 또 이번 소프트 로봇이 비록 평지보다 느리지만 가파른 경사도 오를 수 있고 심지어 물속에서도 헤엄칠 수 있다는 것도 보여줬다.

연구진은 자신들의 설계가 완전히 새로운 종류의 소프트 로봇 기초가 되기를 희망하며 로봇을 ‘리프’(LEAP·Leveraging Elastic instabilities for Amplified Performance)라고 부른다.

이들은 또 이 로봇이 어떤 물체를 섬세하게 잡을 수 있고 심지어 11.4㎏에 달하는 무거운 물체까지 들 수 있는 충분한 힘을 갖고 있다는 것을 실험을 통해 보여줬다.

앞으로 인 박사는 이런 로봇의 역동적인 능력으로 사회에서 여러 가지 다른 생산적인 역할을 수행하는 데 도움이 되길 바란다고 밝혔다.

그는 “잠재적인 응용 분야로는 속도가 필수인 탐색 및 구조 기술과 산업용 로봇 제조 기술이 포함된다”면서 “예를 들면 더 빠르지만 여전히 부서지기 쉬운 물체를 다룰 생산 라인의 로봇을 상상할 수 있다”고 말했다.

자세한 연구 성과는 세계적 학술지 사이언스 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(5월 8일자)에 실렸다.

사진=노스캐롤라이나주립대 등/사이언스 어드밴시스

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr