철제 벽·천장 초속 50∼70㎝로 이동…KAIST '사족 로봇' 개발
한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박해원 교수 연구팀이 철로 된 벽·천장을 빠른 속도로 이동할 수 있는 사족 보행 로봇을 개발했다고 26일 밝혔다.
기존 벽을 오르는 등반 로봇은 바퀴를 이용하기 때문에 높낮이 차나 요철이 있는 표면에서 이동이 제한되고, 등반용 보행 로봇은 이동 속도가 현저히 느리거나 다양한 움직임을 수행할 수 없는 단점을 각각 지적받아 왔다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 영전자석과 자기유변탄성체를 보행 로봇 발바닥 디자인에 최초로 적용했다.
연구팀은 짧은 순간의 전류 펄스로 전자기력을 켰다 끌(온·오프 스위칭) 수 있는 영전자석을 사각형 구조로 배열해 스위칭에 필요한 전압을 현저히 낮추고, 더욱 빨리 스위칭할 수 있게 했다.
또 고무 같은 탄성체에 쇳가루 같은 자기응답인자를 섞어 만든 자기유변탄성체를 발바닥에 씌워 발바닥 자기력을 현저히 떨어뜨리지 않으면서도 마찰력을 높였다.
이렇게 구성된 발바닥은 무게가 169ｇ에 불과하지만 약 535뉴턴의 수직 흡착력과 445뉴턴의 마찰력을 제공해, 무게 8㎏의 사족보행 로봇에 충분한 흡착력을 제공할 수 있다.
[YTN_사이언스_KAIST 기계공학과 박해원교수 연구팀]
수직 방향으로 최대 54.5㎏, 수평 방향으로 최대 45.4㎏ 정도의 추가 매달려도 로봇 발바닥이 철판에서 떨어지지 않는다고 연구팀은 설명했다.
이 로봇은 초속 70㎝ 속도로 벽을 등반했고, 최대 초속 50㎝ 속도로 천장에 거꾸로 매달려 보행할 수 있다.
페인트칠이나 먼지·녹으로 더러워진 물탱크 표면에서도 로봇이 최대 초속 35㎝ 속도로 올라갈 수 있고, 벽에 돌출된 5㎝ 높이 장애물도 무난히 극복했다.
이는 보행형 등반 로봇으로는 세계 최고 속도라고 연구팀은 전했다.
KAIST 기계공학과 엄용 박사과정생은 "지면뿐만 아니라 벽과 천장을 포함한 다양한 환경에서 보행 로봇이 민첩하게 움직일 수 있음을 확인했다"며 "배·교량·송전탑·송유관·대형 저장고·건설 현장 등 대형 철 구조물의 점검·수리·보수에 폭넓게 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 같은 성과는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스' 12월호에 표지 논문으로 게재됐다.