130g 소프트 로봇 집게로 100㎏ 들어 올렸다

KIST 송가혜 박사 연구팀·KAIST 이대영 교수팀 공동 개발

국내 연구팀이 130g의 소재로 100kg 이상의 물체를 들어올릴 수 있는 소프트 로봇 그리퍼를 만들었다. 사진은 그리퍼의 동작 모습. /한국과학기술연구원(KIST) 제공.

KIST 연구팀이 직조 구조를 모방한 소프트 로봇 그리퍼(gripper·집게)를 개발했다. 소프트 그리퍼는 무거운 물체를 들어 올리기 어려웠는데, KIST 연구팀은 130g의 소재로 100㎏ 이상의 물체를 들어 올릴 수 있도록 만들었다.

한국과학기술연구원(KIST) 지능로봇연구단 송가혜 선임연구원 연구팀은 한국과학기술원(KAIST) 항공우주공학과 이대영 교수팀과 함께 130g의 소재로 100㎏ 이상의 물체를 파지할 수 있는 직조 구조의 소프트 그리퍼를 공동 개발했다고 13일 밝혔다.

소프트 로봇 그리퍼는 로봇의 손처럼 동작해 물체를 안전하게 잡거나 놓는 등의 기능을 수행하는 장치다. 소프트 로봇 그리퍼는 가사용 로봇이나 물류용 로봇을 위해 연구가 진행 중이지만, 적재 용량이 낮아 무거운 물체를 들어 올리기가 어려웠다. 또 물건을 움켜쥐는 ‘파지(把持·grasping)’ 안정성이 낮아 약한 외부 충격에도 물체를 놓치기 쉬웠다.

연구팀은 이런 단점을 보완하기 위해 직물에서 착안한 새로운 구조를 적용했다. 연구팀이 주목한 직조 기술은 낱개의 실을 단단히 얽어 견고한 직물을 만드는 기술이다. 해당 기술은 무거운 물건을 안정적으로 지지할 수 있어 수 세기에 걸쳐 의류, 가방 및 산업용 직물 등에 활용돼 왔다. 연구팀은 얇은 PET플라스틱 띠들이 직조 구조로 얽히고 풀어질 수 있도록 설계해 그리퍼를 제작했다.

해당 방식으로 연구팀은 130g의 직조 구조 그리퍼를 만들어 100㎏의 물체를 들어올릴 수 있도록 했다. 기존 그리퍼는 같은 무게로 최대 20㎏ 내외를 들어 올릴 수 있었다. 자체 무게 대비 적재 용량을 월등히 증가시키는 데 성공한 것이다.

연구팀은 단가 낮은 재료를 사용해 가격 경쟁력도 높였다. 연구팀이 개발한 소프트 로봇 그리퍼의 재료 단가는 수천 원인 것으로 나타났다. 또한 플라스틱 띠를 체결하는 방식만으로 소프트 로봇 그리퍼의 제작이 완료될 수 있어 제작공정이 10분 이내로 간단하고 교체 및 유지보수도 쉽다고 연구팀은 설명했다.

송가혜 KIST 선임연구원은 “이번에 개발된 직조 구조의 그리퍼는 소프트 로봇의 강점이 있으면서도 강성 그리퍼 수준으로 무거운 물체를 움켜쥘 수 있다”면서 “동전부터 자동차까지 다양한 크기로 제작할 수 있고, 여러 가지 형태와 무게의 물체를 파지할 수 있어 소프트 그리퍼를 필요로 하는 산업, 물류, 가사 등의 분야에서 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번에 개발된 소프트 로봇 그리퍼는 연구팀이 주재료로 활용한 플라스틱 외에도 탄성을 보유한 고무 및 화합물 등의 다양한 재료로도 제작할 수 있다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 8월 2일 게재됐다.

참고 자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-40358-y

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