빠른 속도로 철제 벽면·천장 보행하는 사족 로봇 개발

대형 구조물 점검·수리 등에 폭넓게 활용 기대
KAIST "위험 환경에서 작업, 안전사고 예방"

사족 보행 로봇이 다양한 보행을 하고 있는 모습. KAIST 제공

국내 연구진이 빠른 속도로 철제 벽면과 천장을 보행하는 사족 로봇을 개발했다.

배, 교량, 송전탑, 대형 저장고, 건설 현장 등 철로 이뤄진 대형 구조물에서 점검과 수리, 보수 임무를 하는 등 폭넓게 이용할 수 있을 전망이다.

26일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 기계공학과 박해원 교수 연구팀은 전자기력을 온-오프 할 수 있는 영전자석과 고무와 같은 탄성체에 철가루와 같은 자기응답인자를 섞어 만든 탄성체인 자기유변탄성체를 이용해 자석의 접착력을 빠르게 끄거나 켤 수 있으면서도 평탄하지 않은 표면에서 높은 접착력을 지니는 발바닥을 제작했다. 이후 연구실에서 자체 제작한 소형 사족 보행 로봇에 장착했다.

연구팀은 영전자석과 자기유변탄성체를 보행 로봇 발바닥 디자인에 최초로 이용했다. 영전자석은 짧은 시간의 전류 펄스로 전자기력을 온-오프할 수 있는 자석으로 일반적인 전자석과 달리 자기력의 유지를 위해 에너지가 들지 않는다는 장점이 있다.

사각형 구조 배열의 새로운 영전자석을 제안한 연구팀은 기존 영전자석과 비교해 스위칭에 필요한 전압을 현저하게 낮추면서도 보다 빠른 스위칭이 가능하게 했다. 자기유변탄성체를 발바닥에 씌어 발바닥의 자기력을 현저히 떨어트리지 않으면서도 마찰력을 높일 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

이렇게 제안한 발바닥 무게는 169g에 불과하지만, 약 535뉴턴(N)의 수직 흡착력과 445뉴턴(N)의 마찰력을 제공해 무게 8kg의 사족 보행 로봇에 충분한 흡착력을 제공할 수 있음을 확인했다.

이 사족 보행 로봇은 초속 70㎝의 속도로 직벽을 고속 등반했고 최대 초속 50㎝의 속도로 천장에 거꾸로 매달려 보행할 수 있었다고 연구팀은 밝혔다. 또한 페인트가 칠해지고 먼지와 녹으로 더러워진 물탱크 표면에서도 최대 35㎝의 속도로 올라갈 수 있음을 확인했다.

빠른 속도를 보여줄 뿐 아니라 바닥에서 벽으로, 벽에서 천장으로 전환이 가능하고 벽에서 돌출된 5㎝ 높이의 장애물도 무난히 극복할 수 있음을 실험으로 증명했다.

공동 제1 저자인 KAIST 기계공학과 엄용 박사과정은 "영전자석과 자기유변탄성체으로 구성된 발바닥과 등반에 적합한 비선형 모델 예측제어기를 이용해 지면뿐만 아니라 벽과 천장을 포함한 다양한 환경에서도 보행 로봇이 민첩하게 움직일 수 있음을 보였고 보행 로봇의 이동성과 작업 공간을 2D에서 3D로 확장하는 초석이 될 것"이라며 "조선소와 같은 철제 구조물에서 위험하고 힘든 작업을 수행하는 데 활발히 사용될 수 있을 것"이라고 말했다.

※CBS노컷뉴스는 여러분의 제보로 함께 세상을 바꿉니다. 각종 비리와 부당대우, 사건사고와 미담 등 모든 얘깃거리를 알려주세요.

• 이메일 :jebo@cbs.co.kr
• 카카오톡 :@노컷뉴스
• 사이트 :https://url.kr/b71afn

대전CBS 고형석 기자 kohs@cbs.co.kr

▶ 기자와 카톡 채팅하기▶ 노컷뉴스 영상 구독하기