계단 오르며 3차원 활동 자유로운 뱀 로봇 개발

미국 존스홉킨스대학 연구진이 개발한 뱀 로봇이 계단을 오르고 있는 모습. 사진제공 존스홉킨스대학

위험한 곳에서 자유롭게 활동하며, 구조에 나설 로봇 개발이 빨라질 전망이다.

미국 존스홉킨스대학 첸 리 기계공학과 교수팀이 3차원 입체공간에서 자유롭게 활동할 수 있는 뱀 로봇을 개발했다고 19일(현지시간) 발표했다. 기존에 주로 2차원 평면에서 이동하는 뱀 로봇을 만들어, 연구진은 3차원에서 다재다능하게 움직이는 로봇 개발에 나섰다고 설명했다.

뱀은 생물을 모방해 발전시키고 있는 로봇 기술에서 과학자들이 선호하는 동물이다. 과학자들이 흉내내는 동물은 지네와 거미, 뱀, 사람까지 다양하다.

연구진은 대표적인 애완뱀 파충류 중 하나인 킹스네이크가 계단을 어떻게 오르는지 로봇공학과 생물학, 물리학을 혼합해 연구했다.

그 결과 뱀이 계단을 오르려고 할 때, 앞과 뒤 부분이 파도처럼 앞뒤로 움직이고, 중간 부분이 맴돌면서 위치를 고수하며 단단하게 몸을 지탱한다는 사실을 알아냈다. 중간 부분이 넘어지지 않게 안정성을 제공한다는 점도 확인했다. 그리고 앞 부분이 계단 위로 올라가면 앞이 길어지고 뒤가 짧아지면서 이동을 시작했다.

연구진은 이 같은 뱀의 특성을 그대로 흉내낸 뱀 로봇을 개발했다. 처음에는 자주 비틀거리고 뒤집혔다. 계단에서도 꼼짝도 못했다. 이런 문제를 해결하려고 수십개로 나눠진 뱀의 각 몸체에 서스펜션 시스템을 적용해 필요할 때마다 표면에 압착할 수 있게 만들었다. 그러자 뱀이 덜 흔들거리고 안정적이며, 실수 없이 몸 길의 38%에 이르는 높은 계단을 잘 올라갔다.

연구진은 “다른 과학자들이 개발한 뱀 로봇과도 비교했다”며 “하나를 제외한 모든 뱀 로봇보다 더 빠르고 안정적이었다”고 주장했다. 하지만 서스펜션 시스템으로 인해 다른 로봇보다 더 많은 전기를 사용하는 것으로 나타났다.

이 연구 결과는 국제학술지 실험생물학 저널과 왕립학회 오픈 사이언스 두 곳의 최신호에 게재됐다.



박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자