다람쥐에서 영감을 받은 로봇이 민첩성의 새로운 시대로 도약하다

로봇은 기어다니고, 수영하고, 날고, 심지어 기어다닐 수 있었지만, 지금까지 다람쥐의 곡예에 필적할 만한 것은 없었습니다. 캘리포니아 대학교 버클리의 생물학자와 엔지니어 팀은 다람쥐의 운동 능력에서 영감을 받아 가지에서 가지로 점프하고 정확한 착지를 할 수 있는 혁신적인 한쪽 다리 로봇을 개발했습니다.

이번 발전은, 신고 저널 Science Robotics에 발표된 이 연구는 로봇의 민첩성에 있어서 큰 진전을 이루었으며 건설부터 우주 탐사까지 다양한 분야에 응용될 수 있습니다.

"우리가 지금 가지고 있는 로봇은 괜찮지만, 어떻게 다음 단계로 끌어올릴 수 있을까요? 파이프와 들보와 전선이 있는 재난 속에서 로봇이 어려운 환경을 헤쳐나가게 하려면 어떻게 해야 할까요? 다람쥐는 아무 문제 없이 그렇게 할 수 있습니다. 로봇은 그렇게 할 수 없습니다." UC 버클리의 통합 생물학 교수이자 공동 수석 저자인 로버트 풀은 보도자료에서 이렇게 말했습니다.

생물학과 공학의 놀라운 융합을 통해, 이 팀은 자연에서 가장 뛰어난 운동선수로 여겨지는 다람쥐의 놀라운 기동을 재현하는 것을 목표로 했습니다.

"다람쥐는 자연에서 가장 뛰어난 운동선수입니다." 풀이 덧붙여 말했습니다. "다람쥐가 기동하고 탈출하는 방식은 믿을 수 없을 정도입니다. 아이디어는 동물에게 다양한 행동 옵션을 제공하여 놀라운 업적을 수행하고 그 정보를 사용하여 더 민첩한 로봇을 만드는 제어 전략을 정의하는 것입니다."

Salto라는 이름의 혁신적인 로봇은 원래 2016년에 개발되었으며 이미 홉과 파쿠르 스턴트를 수행하여 평평한 표면에 착지할 수 있었습니다. 그러나 이러한 기술을 고르지 않고 좁은 퍼치로 변환하는 것은 새로운 과제를 안겨주었습니다.

공동 제1저자인 캘리포니아 대학교 버클리 대학원생인 저스틴 임은 다람쥐에서 관찰된 통제 전략에서 영감을 얻어 이를 살토에 적용했습니다.

"어떤 지점으로 점프하려고 한다면 - 예를 들어 딱지치기 놀이를 하고 발을 특정 지점에 착지하고 싶을 때 - 착지하고 한 걸음도 내딛지 않아야 합니다." 현재 일리노이 대학교 어바나 샴페인(UIUC)에서 기계 과학 및 공학 조교수로 재직 중인 임은 보도자료에서 이렇게 말했습니다. "뒤로 넘어지는 것 같고 제대로 할 수 없어서 앉아야 할 수도 있다면, 팔을 뒤로 휘두르겠지만, 그럴 때 웅크리고 있을 가능성이 큽니다."

Yim은 이러한 통찰력을 활용하여 Salto가 공중에서 자세를 조정하여 더 정확한 착지를 달성할 수 있도록 했습니다. 이러한 조정은 체조 선수의 공중 수정과 유사하여 Salto의 업적을 더욱 인상적으로 만듭니다.

Yim은 "거의 모든 에너지(운동 에너지의 86%)가 앞다리에 흡수되었습니다."라고 덧붙이며, 로봇의 새로운 메커니즘과 다람쥐가 나뭇가지 위에서 자연스럽게 손으로 서 있는 것의 유사성을 강조했습니다. "그들은 실제로 나뭇가지 위에서 앞쪽 손으로 서 있고, 그 다음 나머지가 따릅니다. 그런 다음 발은 아래로 내려가면 풀업 토크를 생성합니다. 위로 올라가려고 하면(잠재적으로 오버슈팅) 제동 토크를 생성합니다."

아마도 가장 흥미로운 점은 이 로봇 기술을 지구 밖 환경에 적용하는 잠재력일 것입니다. 예를 들어 NASA에서 자금을 지원하는 토성의 위성 엔셀라두스 탐사에서 중력이 낮아 로봇이 한 번 도약할 때마다 상당한 거리를 이동할 수 있을 것입니다.

팀은 Salto를 계속해서 개량하여 고급 그립 메커니즘으로 그 능력을 강화하는 것을 목표로 하고 있습니다.

"향후 작업에서는 로봇이 가지에 가하는 토크를 제어하고 착륙 능력을 확장할 수 있는 다른 더 유능한 그리퍼를 탐색하는 것이 흥미로울 것 같습니다. 가지뿐만 아니라 복잡한 평평한 지면에서도 가능할 수 있습니다."라고 Yim이 덧붙였습니다.

살토가 개발한 진보된 도약 기술은 로봇이 다람쥐의 섬세함과 민첩성으로 복잡한 지형을 탐색하고 건설, 재난 대응, 심지어 지구를 넘어서는 분야에서 새로운 가능성을 열어줄 밝은 미래를 보여줍니다.

"매나 다른 다람쥐와 같은 포식자에게 쫓기는 다람쥐라면, 나뭇가지에서 재빨리 파쿠르할 수 있을 만큼 충분히 안정적으로 잡을 수 있어야 하지만, 너무 단단히 잡으면 안 됩니다." 풀이 덧붙였다. "놓아야 할 걱정은 없고, 그냥 튀어올라갑니다."

이 혁신적인 프로젝트는 자연생물학과 로봇공학 사이의 격차를 메우는 데 필요한 높은 수준의 학제간 협력적 노력을 보여줍니다.

출처: 캘리포니아 대학, 버클리