캘리포니아주립대(UCSD) 연구진, ‘시중 배터리 호환가능’ 작동장치 개발
여러 개 연성(軟性) 작동장치 결합, ‘다양한 유형 소프트 로봇’ 제작 성공

(사진=AI타임스 DB)
(사진=AI타임스 DB)

(AI타임스=양태경 기자) 캘리포니아주립대 샌디에이고 캠퍼스(University of California at San Diego, UCSD) 연구진이 소형화할 수 있고 휴대가 간편하며 다기능성을 가진 ‘소프트 로봇’ 제작 방법을 개발했다고 지난 11일 밝힌 가운데, 소프트 로봇을 필요로 하는 여러 산업 분야 전문가들의 비상한 관심을 불러일으키고 있다.

이번 연구는 전기적으로 움직임을 제어하는 부드러운 튜브형 액추에이터를 만들어 소형 전자부품과 결합할 수 있게 함으로써 가능했으며, 이러한 새로운 작동기를 사용해 평평한 표면에서 전기선으로 동력을 공급받지 않으면서도 자유롭게 걸어 다니고 물체를 움직이며 심지어 작은 물체를 잡고 집어 올릴 수 있는 그립도 갖춘 배터리 구동식 로봇을 만든 것이다.

과거에 개발된 대부분의 이런 연성(軟性) 작동장치의 문제점은 동력이 장치 내부 실린더를 통해 공기나 액체를 펌핑함으로써 통제되기 때문에 장치의 덩치가 크다는 것이었다. 때문에 이러한 유형의 작동장치로 로봇을 제작하려면 펌프와 대용량 전원에 연결돼 있어야만 가능했다.

하지만 UCSD 연구진이 과거에 개발된 작동장치의 이런 문제점을 극복하기 위해 이번 연구에서 덩치가 작으면서도 소형 대용량 배터리로 제어되는 연성(軟性) 작동장치를 만드는데 성공했다는 것이다.

연구진의 리더인 셍추앙 카이 교수는 "이번 연구가 이전보다 진일보한 부분은 이번에 개발된 튜브형 작동장치는 저렴한 가격에 시중에서 구입할 수 있는 대부분의 전자장치 및 배터리와 호환이 가능하다라는 점이다"라고 개발의 의의를 설명했다.

이어 그는 “이 작동장치는 로봇의 인공근육에 사용되는 물질의 한 종류인 ‘액정 수정 탄성체’로 만들어지는데, 이 물질의 특이점은 열이나 전기와 같은 자극에 반응해 모양을 바꾸고 활동성이 있으며 수축한다는 것”이라며 “신경세포 신호에 반응해 인간의 근육이 수축하는 방법과 유사하다”고 전했다.

이 연구에서 특히 주목할 만한 부분은, 여러개의 연성(軟性) 작동장치를 결합해 다양한 유형의 소프트 로봇을 제작할 수 있었다는 것이다. 가령, 연구진은 네 개의 작동장치를 다리로 사용해 외부 전기선이 아닌 내장된 소형 리튬/폴리머 배터리로부터 동력을 공급받아 걸어다닐 수 있는 로봇을 만들 수 있었다. 또한 연구진은 세 개의 작동장치를 손가락으로 사용해 부드러운 그립을 만들었다.

또한 각각의 로봇에는 전기적으로 제어되는 일련의 동작을 프로그래밍하는 마이크로 제어장치가 내장돼 있어 로봇들이 독립적으로 움직일 수 있게 해 주는 것이 특징이다.

연구진은 이제 더 빨리 움직일 수 있는 연성(軟性) 작동장치를 만드는 작업을 진행하고 있다. 현재의 작동장치는 완전히 구부리고 수축하는 데 약 30초가 걸리고, 원래 모양으로 돌아가는 데 최대 4분이 걸린다. 재료가 완전히 가열되고 식는데 약간의 시간이 걸리기 때문이다.

한편 UCSD의 기계항공공학 셍추앙 카이 교수가 이끄는 연구진의 이러한 성과는 지난 11일 과학 전문지인 사이언스어드밴시즈(Science Advances)에 실렸으며, 미국 해군연구실(Office of Naval Research)과 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받아 진행됐으며, 동 재단이 지원하는 국가나노기술조정인프라(National Nanotechnology Coordinate Infrastructure)의 회원인 UCSD 내 샌디에이고나노기술인프라(San Diego Nanotechnology Infrastructure)에서 부분적으로 수행됐다.

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