거북이 걸음걸이가 에너지 소모를 줄였다

DGIST, 사족보행 로봇의 에너지 효율 높이는 방법 알아내

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇 및 기계전자공학과 윤동원 교수팀이 육지거북을 모사한 사족보행 로봇으로 걸음걸이에 따른 에너지 효율을 측정하고 있다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇 및 기계전자공학과 윤동원 교수팀이 육지거북처럼 사족 보행 로봇의 에너지 효율을 높이고 운송비용을 낮출 수 있는 방법을 알아냈다.

이는 에너지 효율이 중요한 요소로 작용하는 다양한 보행 로봇 응용 분야에서 로봇 설계와 로봇 제어 전략 개발에 사용될 수 있다. 특히 탐색 및 구조 작업, 우주 탐사, 화물 운송 등 허용 하중과 동작 시간이 중요한 영역에서 로봇의 임무 수행 능력을 향상시키는 데 기여할 수 있다.

5일 윤동원 교수팀에 따르면, 보행 로봇은 지형 및 환경에 따른 제약을 극복하고 이동성을 확대할 수 있어 다양한 환경에서 활용되고 있다. 그러나 바퀴형 로봇에 비해 에너지 소모가 높다는 단점이 있다.

연구진은 이를 해결하기 위해 육지거북의 보행패턴과 자세에 힌트를 얻어 사족보행 로봇을 만들었다.

육지거북은 무게 대비 높은 에너지 효율을 가지고 있다. 일반적으로 동물들은 자신의 무게와 최소 운송 비용 사이에 특정한 관계를 가지는데, 실제 육지거북의 운송 비용은 예상 운송 비용의 절반 이하다. 육지거북의 높은 에너지 효율에는 느리지만 효율적인 근육과 더불어 특징적인 보행 패턴과 자세가 한 몫을 하고 있다.

육지거북은 배를 바닥에 끌면서 대각선의 다리를 동시에 움직이는 독특한 보행 방법을 사용한다.

이 방법을 사용한 시뮬레이션 테스트결과, 로봇의 크기나 무게가 바뀌어도 이 보행 방법이 다른 방법들에 비해 낮은 '운송 비용'을 보였다. 또, 다양한 조건에서 실제 로봇 보행 실험을 통해서도 동일한 결과가 나왔다.

윤동원 교수는 "이번 연구를 통해 육지거북의 보행 방법을 모방하면 사족 보행 로봇의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 입증했다"고 설명했다. 그러면서 "이번 성과가 산업 현장 및 탐사 분야 등에서 로봇의 보행 효율과 에너지 효율이 중요한 다양한 보행 로봇 분야에 활용될 수 있도록 노력하고 있다"고 말했다.

한편, 연구진은 이번 연구결과를 저명한 국제 학술지 '어드밴스드 인텔리전트 시스템(Advanced Intelligent Systems)'에 발표했으며, 연구의 중요성과 독창성을 인정받아 표지 논문으로 선정됐다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자