한국과학기술원(KAIST)이 철제 벽‧천장을 빠르게 이동할 수 있는 사족 보행 로봇을 개발했다. 이 로봇은 천장에 거꾸로 매달려서도 초속 50㎝로 이동할 수 있다.
KAIST는 26일 “박해원 기계공학과 교수 연구진이 철로 된 벽·천장을 빠른 속도로 이동할 수 있는 사족 보행 로봇을 개발했다”며 “영전자석과 자기유변탄성체를 로봇 발바닥 디자인에 최초로 적용한 사례”라고 밝혔다. 박 교수 연구진의 성과는 국제 학술지 사이언스 로보틱스 12월호에 표지 논문으로 게재됐다.
바퀴를 이용한 로봇은 벽을 오를 때 높낮이 차나 요철 표면에서 이동에 제한을 받는다. 등반용 보행 로봇의 경우 이동 속도가 느리거나 다양한 움직임을 수행할 수 없다. 영전자석과 자기유변탄성체는 이를 극복하기 위해 장착됐다.
박 교수 연구진은 짧은 순간의 전류 펄스로 전자기력을 켜고 끌 수 있는 영전자석을 사각형 구조로 배열해 스위칭에 필요한 전압을 낮추고, 스위칭도 더 빨리 작동할 수 있도록 개선했다. 또 고무 같은 탄성체에 쇳가루 같은 자기응답인자를 섞어 만든 자기유변탄성체를 발바닥에 씌워 발바닥 자기력을 떨어뜨리지 않으면서도 마찰력을 높였다.
이를 탑재한 로봇의 발바닥은 무게가 169ｇ에 불과하지만 535뉴턴의 수직 흡착력과 445뉴턴의 마찰력을 제공, 무게 8㎏의 사족 보행 로봇에 충분한 흡착력을 부여할 수 있다. 그 결과 수직 방향으로 최대 54.5㎏, 수평 방향으로 최대 45.4㎏ 정도의 추가 매달려도 로봇 발바닥이 철판에서 떨어지지 않게 됐다고 연구진은 설명했다.
박 교수 연구진의 로봇은 초속 70㎝로 벽을 등반했고, 최대 초속 50㎝로 천장에 매달려 보행했다. 페인트칠이나 먼지·녹으로 더러워진 물탱크 표면에서도 최대 초속 35㎝ 속도로 올라갈 수 있고, 벽에 돌출된 5㎝ 높이 장애물도 극복했다. 연구진은 “보행형 등반 로봇으로는 세계에서 가장 빠른 속도”라고 설명했다.
김철오 기자 kcopd@kmib.co.kr