해변 모래사장을 기어가는 바다표범처럼, 두 발로 서서 주변을 살피는 미어캣처럼, 날개를 퍼덕이며 가파른 경사를 걸어 오르는 새처럼 사지를 변형하며 다양한 지형에서 활동할 수 있는 변신로봇이 개발됐다.
보스턴 노스이스턴대 알리레자 라메자니 교수팀은 28일 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications)에서 바퀴 부분을 프로펠러나 다리 등으로 변형하며 다양한 지형의 지상과 공중에서 자유롭게 이동할 수 있는 변신로봇 ‘모포봇'(Morphobot : M4)을 개발했다고 밝혔다.
연구팀은 모포봇이 비행, 구르기, 기어가기, 웅크리기, 균형잡기 등 여러 동작을 할 수 있다며 이 연구가 자연재해 후 수색·구조, 우주탐사, 배달 등 다양한 환경에서 임무를 수행하는 로봇의 설계를 개선하는 데 도움이 될 것이라고 말했다.
연구팀은 일부 동물들이 다양한 지형에 맞춰 팔다리 사용방식을 달리하는 데 착안, 로봇의 팔다리를 다기능 구조로 설계해 로봇이 이동 전략을 조정하면서 복잡한 지형을 탐색할 수 있게 했다고 설명했다.
바다사자가 지느러미발을 이용해 육지에서 걷는 동작, 미어캣이 뒷다리로 서서 주변을 정찰하는 동작, 바위자고 새가 날개를 퍼덕이며 중심을 잡고 가파른 경사면을 걸어 올라가는 동작 등을 로봇에 적용했다.
모포봇은 무게가 6㎏, 길이 70㎝, 가로와 세로는 각각 35㎝이다. 각각 2개의 관절로 이루어진 다리 4개가 있으며 각 다리의 끝에는 덕트형 팬(ducted fan)이 달려 있다.
덕트형 팬은 로봇이 활동하는 장소의 지형에 따라 바퀴 또는 다리로 전환할 수 있으며, 비행이 필요할 때는 프로펠러 추진기로 변신할 수 있다.
모포봇은 내장형 컴퓨터와 센서로 주변을 감지해 환경에 맞게 다리의 구조와 기능을 변형하면서 평평한 곳에서는 네 바퀴로 달리고 거친 지형에서는 네 발로 걷을 수 있으며 가파른 경사면은 일어서서 중심을 잡으며 걸어 올라갈 수 있다.
또 큰 장애물은 넘어갈 수 있고, 건물 옥상처럼 접근이 어려운 곳은 직접 날아서 올라가고, 천장이 낮은 곳에서는 몸체를 낮추고 기어서 통과할 수 있다.
연구팀은 로봇 설계는 자연에서 많은 영감을 얻을 수 있다며 팔다리 같은 기관을 다양한 방법으로 활용해 복잡한 지형에서 자유롭게 활동하는 동물들의 동작을 활용하면 로봇 성능을 크게 높일 수 있다고 말했다.
이어 “앞으로 모포봇의 동작을 더욱 확장하는 연구를 할 계획”이라며 “다리의 자유도를 높여 더 자연스럽게 걸어가는 동작 등이 모포봇의 기존 기능에 추가될 수 있을 것”이라고 말했다.
