자유자재로 접었다 펴는 ‘드론 로봇 팔’ 제작

조규진 교수팀 종이접기 기술 이용
드론서 로봇 팔 뻗어 물체 집고
나뭇가지 사이 근접 촬영도 가능
쓰지 않을 땐 작게 접어서 이동
‘사이언스 로보틱스’ 표지논문

서울대 연구팀이 개발한 로봇 팔이 드론에서 쭉 펼쳐져 좁은 계곡에 놓인 깡통을 집으려 하고 있다. 서울대 제공

국내 연구진이 종이접기 기술을 이용해 드론에서 로봇 팔을 쭉 뻗어 물건을 집거나 복잡한 곳에서 촬영을 할 수 있는 기술을 선보였다.

서울대 기계공학부 조규진 교수 연구팀은 15일 “락커를 이용한 ‘가변 강성 메커니즘’이라는 기술을 적용하고 와이어 한 줄로 쉽게 접고 펼 수 있도록 설계한 로봇 팔을 만들어 드론에 부착해 작동시키는 데 성공했다”고 밝혔다. 연구팀의 성과는 로봇분야 국제학술지 <사이언스 로보틱스> 최신호 표지논문으로 실렸다.

가변 강성 메커니즘이란 서로 수직하게 놓인 ‘접는 선’이 서로의 움직임을 제약할 수 있다는 종이접기 원리에서 착안한 기술이다. 이를 활용하면 30g이 채 안 되는 육면체 구조(4×4×10㎝)가 최대 12㎏의 압축력을 견딘다. 반면 와이어를 당기면 쉽게 락커가 해제돼 육면체 구조를 납작하게 접을 수 있다. 딱지처럼 가볍고 얇게 접히면서도 자동우산처럼 펼쳐지고 금방 단단해진다.

연구팀은 로봇 팔을 장착한 드론을 날려 계곡에 떨어진 물체를 쭉 뻗은 팔로 집어올리고, 나뭇가지 사이를 근접 촬영하는 장면을 시연해보였다.(위 영상) 연결된 7개의 모듈이 하나의 와이어로 구동됐는데, 와이어를 풀면 로봇 팔 내부에 설치된 고무밴드로 인해 모듈이 펴지고 자석에 의해 락커가 설치되도록 설계됐다. 로봇 팔을 쓰지 않을 때는 작게 접어 이동하기 편리하고 운반하기도 쉽게 했다. 로봇 팔 소재로는 부드러운 패브릭과 특수 처리된 단단한 펫(PET) 필름의 복합재를 사용했다.

연구팀은 “종이접기 로봇이 구조적 한계로 무게를 감당하기 어렵고 쉽게 구동하기 어려웠던 약점을 극복할 수 있는 기술로, 이를 이용하면 공간과 무게라는 로봇의 두 가지 제약을 해결할 수 있다. 이 기술은 드론뿐만 아니라 다른 로봇이나 구조물에도 적용할 수 있고 극지, 사막, 바닷속이나 우주 같은 극한 상황에서도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

조규진 교수(맨 오른쪽) 등 서울대 연구팀이 드론을 띄우기 앞서 로봇 팔을 점검하고 있다. 서울대 제공

조규진 교수는 2015년 ‘소금쟁이 로봇’을 개발해 <사이언스>에 논문이 실렸고, 2016년에는 전미과학진흥협회(AAAS) 연례대회에서 장애인의 일상생활을 돕는 장갑형 소프트로봇 ‘엑소 글로브 폴리’를 공개해 주목을 받았다. 같은해 4월에는 이탈리아 피사에서 열린 ‘소프트로봇챌린지’에서 ‘스누맥스’로 우승을 했다.

이근영 선임기자 [e-mail]