현실이 된 ‘닥터 옥토퍼스’...어깨에 붙이는 초경량 로봇팔 개발

차영수 고려대 전기전자공학부 교수
길이 77cm, 무게 1.3kg의 로봇팔
등이나 어깨에 장착해 보조 작업

영화 ‘스파이더맨’에 등장하는 빌런 ‘닥터 옥토퍼스’의 로봇팔을 현실에서 구현한 기술이 개발됐다. [사진=소니픽쳐스]

영화 ‘스파이더맨’의 빌런 닥터 옥토퍼스의 주된 무기는 등에 연결된 로봇팔이다. 생각대로 로봇팔을 자유자재로 움직이고, 주변 물건을 집어들거나 이동하는 데 사용한다.

이처럼 사람 몸과 연결돼 원하는대로 움직이는 로봇팔 기술이 현실이 됐다. 차영수 고려대 전기전자공학부 교수 연구팀이 종이접기 구조를 응용해 가볍고 유연한 웨어러블 로봇팔 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

해당 로봇팔은 사용자의 어깨나 허리에 장착해 보조 작업을 할 수 있는 장비다. 77cm 길이에도 무게는 1.3kg 정도로 매우 가볍고, 최대 90도까지 구부러지는 유연성을 갖고 있다. 작업 중 물건을 지지하거나 운반하는 등 다양한 업무를 수행할 수 있다.

로봇팔을 등에 장착하기 위해서는 무게를 줄이는 일이 관건이다. 기존 로봇팔은 대부분 금속 소재로 만들어져 착용자의 부담이 컸고, 무게를 버티지 못해 사용성이 떨어졌다.

연구진은 비닐봉지 등에 사용되는 폴리염화비닐(PVC)처럼 가벼운 소를 활용했다. 종이접기 구조인 ‘크레슬링 패턴’으로 유연하면서도 안정적인 형태를 유지하는 구조체를 만들었다. 크레슬링 패턴은 원통형 구조가 비틀리면서 접히고 펴지는 구동 방식을 뜻한다.

또한 4개의 원통형 실린더를 하나로 결합하고, 이를 와이어로 잡아당기는 방식으로 정교하고 부드러운 동작이 가능해졌다.

로봇팔을 정밀하게 제어하는 모델링 프레임워크도 구축했다. 종이접기 구조는 움직임이 자유로운 대신 제어가 까다롭지만, 해당 모델을 사용하면 명령에 따라 로봇팔이 어떻게 움직일지를 예측할 수 있다.

해당 기술은 추후 고강도 노동 현장에서 노동 강도를 줄여주는 데 활용될 전망이다. 차 교수는 “이번 로봇은 경량성과 소프트 로봇의 안전성을 동시에 갖추고 있다”며 “물류 현장에서의 작업 보조는 물론, 일상생활에서 도움이 필요한 노약자나 장애인을 위한 보조 기구 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 했다.

차영수 고려대 전기전자공학부 교수가 개발한 웨어러블 소프트 로봇팔의 구동 콘셉트와 실물 사진. [사진=고려대]