사족 등반 로봇

한국과학기술원KAIST 세계 최고 속도로 천장과 벽타고 오르내리는 스파이더 로봇개발

2022년 12월 26일 세계 최고 속도로 벽, 기둥과 천장을 타고 오르는 사족 로봇을 한국과학기술원 KAIST의 기계공학과 박해원 교수팀이 개발했다.

국내기술 신개념 4족 등반 로봇의 용도

4족 로봇이 초당 70cm속도로 빠르게 벽면을 타고 올라간다. 한국과학기술원 연구팀이 거미처럼 건물의 벽면과 천장을 자유자재로 타고 오르내릴 수 있는 신개념 로봇을 독자 개발했다.

KAIST 기계공학과 박해원 교수 연구팀은 철로 이뤄진 벽면과 천장을 빠른 속도로 이동하는 사족 로봇을 개발했다. 연구팀의 엄용 박사과정 연구원은 벽과 천장을 포함한 다양한 환경에서 로봇이 민첩하게 움직일 수 있음을 증명했다고 표현했다.

이 로봇은 송전탑, 교량, 조선소, 대형 저장고, 건설현장, 송유관 등 대형 구조물에서 점검하고 수리하고 보수하는 분야에서 유용하게 쓰일 전망이다. 로봇은 사람을 대신해서 위험하고 어려운 작업과 임무를 수행할 수 있다.

기존에도 벽면을 타는 로봇이 있었다. 바퀴형태나 무한궤도를 이용하는 로봇은 단차나 요철이 있는 표면에는 이동성에 제한이 있었다. 반면 다리가 달린 로봇은 장애물 지형에서 이동성은 향상되었으나 속도가 느리고 다양한 움직임을 수행할 수 없었다.

사족 등반로봇은 이 문제들을 해결했다. 빨리 이동하기 위해 발바닥은 흡착력이 강하면서도 흡착력을 빠르게 온·오프 변환할 수 있어야 한다. 또한 거칠거나 요철이 있는 표면에서도 흡착력 유지가 관건이다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 영전자석과 자기유변탄성체를 보행 로봇의 발바닥 디자인에 최초로 적용했다. 영전자석은 짧은 시간의 전류 펄스로 전자기력을 온·오프 할 수 있는 자석이며 자기력을 유지하기 위해 별도의 에너지가 필요하지 않다.

연구팀은 자기유변탄성체를 만들기 위해 고무와 같은 탄성체에 자기응답 인자로 철가루를 섞었다. 자기유변탄성체는 로봇 발바닥의 자기력을 떨어뜨리지 않으면서도 마찰력을 높인다.

발바닥 무게는 169g으로 가벼우나 수직흡착력이 54.5kg, 마찰력이 45.4kg나 된다. 이 4족 등반 로봇은 초속 70cm의 속도로 가파른 벽도 고속 등반가능하며 초속 50cm 속도로 천장에 거꾸로 매달려 보행할 수 있다.

이는 등반로봇으로는 세계 최고의 속도이다. 또한 바닥에서 벽으로 벽에서 천장으로 전환이 쉽게 가능하고 벽에서 돌출되어 있는 5cm높이의 장애물도 극복할 수 있는 기능까지 있다.

연구결과는 로봇분야 국제학술지 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 12월호 표지논문으로 게재되었다. (참고 동아사이언스)