사막 도마뱀에서 영감을 얻은 화성 탐사용 4족 로봇

▲ 사막 도마뱀에서 영감을 얻은 4족 로봇

중국 난징항공항천대학(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics) 연구팀이 사막 도마뱀에서 영감을 얻어 화성 탐사에 활용할 수 있는 4족 로봇을 개발했다고 테크엑스플로어가 지난 3일(현지 시각) 보도했다.

보도에 따르면 화성과 표면 탐사는 과거 또는 현재의 외계 생명체 흔적을 밝힐 수 있기 때문에 매우 흥미로운 탐구 분야다. 화성 탐사는 지구 밖에 존재하는 자원의 발견으로 이어질 수 있으며, 화성에 대한 인간의 미래 미션을 위한 길을 열어줄 수 있다.

난징항공항천대 연구팀은 MDPI가 발행하는 ‘바이오미메틱스’(Biomimetics) 저널에 소개된 논문에서 새로운 4족 로봇이 사막에 존재하는 도마뱀의 동작과 이동 형태를 복제한 유연한 신체 구조를 갖고 있다고 소개했다.

연구팀은 “(화성) 표면은 알갱이 모양의 토양과 다양한 크기의 암석으로 구성되어 있기 때문에 현대적인 로버(rover)들도 부드러운 토양 위를 이동하거나 바위를 오르는 데 어려움을 겪을 수 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 사막 도마뱀의 이동 특성에서 영감을 받아 4족 로봇을 개발했다"고 소개했다.

이 생체 모방 로봇은 유연한 척추 모양의 구조와 네 개의 다리로 구성되어 있다. 도마뱀의 전형적인 "살금 살금 기어다니는(creeping)" 동작을 재현하기 위해 로봇의 각 다리에는 두개의 경첩과 흔들림을 유도하는 한 개의 기어를 갖고 있다. 척추 구조물과 로봇의 다리를 연결하는 각각의 고관절은 2개의 서보와 4개의 연결 메커니즘으로 구성된다.

연구팀은 "다리 구조는 안정적인 리프팅(lifting) 동작을 보장하는 네개의 연결 메커니즘을 사용한다. 발은 활동적인 발목과 흙과 바위를 잡는 데 효과적인 네 개의 유연한 발가락이 있는 둥근 패드로 이뤄져 있다”고 설명했다.

연구팀은 사막 도마뱀의 움직임을 복제하기 위해 로봇의 각 구성 요소에 대한 일련의 운동학 모델을 만들었다. 그리고나서 로봇의 동작을 계획하기 위해 운동학 모델과 수치 계산을 사용했다. 연구팀은 도마뱀의 움직임을 효과적으로 복제할 수 있는지를 결정하기 위해 일련의 시뮬레이션을 통해 자신들의 로봇을 평가했다.

연구팀은 3D프린팅 수지 재료, 서보 제어판, 리튬 배터리 및 기타 전자 부품을 사용해 로봇 시제품을 만들고 화성의 지형과 비슷한 바위 표면에서 테스트한 결과 만족스런 결과를 얻었다.

연구팀은 생체 모방 로봇이 다른 지형에서도 적응할 수 있도록 현재 기계학습 모델을 연구하고 있으며, 로봇에게 지속적으로 전력을 공급하는 시스템도 도입한다는 계획이다.