빡빡한 상황에서

요즘 로봇의 능력은 점점 더 발전하고 있으며 실험실과 공장을 벗어나 더 넓은 세상으로 나아가고 있으며 모든 복잡성과 과제를 안고 있습니다. 이러한 기술 발전은 다양한 산업과 영역을 변화시키고 한때 공상 과학 소설의 소재로 여겨졌던 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다. 의료부터 농업, 재해 대응, 탐사까지, 로봇은 이전에는 너무 위험하거나 지루하거나 인간에게만 힘든 작업으로 여겨졌던 다양한 작업을 처리하는 데 있어 능력을 입증하고 있습니다.

의료 분야에서 로봇은 복잡한 수술 중에 전례 없는 정밀도로 외과 의사를 지원하여 회복 시간을 단축하고 환자의 위험을 줄입니다. 또한, 로봇은 노인과 장애인의 간병인 역할을 맡아 동반자 역할을 하고 일상 업무를 보조하여 삶의 질을 향상시키고 있습니다. 농업 분야에서는 고급 센서와 기계 학습 알고리즘을 갖춘 로봇이 자율적으로 작물을 심고, 가꾸고, 수확함으로써 농업 관행에 혁명을 일으키고 있으며, 결과적으로 수확량을 높이고 자원 낭비를 줄입니다.

그러나 이러한 놀라운 발전 속에서도 한계가 분명해졌습니다. 바로 오늘날 로봇의 고정된 몸체 형태입니다. 사전 정의된 환경에서는 탁월하지만 실제 상황에 내재된 좁은 공간이나 복잡한 지형을 탐색하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 예를 들어 재해로 피해를 입은 지역이나 어수선한 도시 풍경은 강체를 갖춘 로봇에 심각한 어려움을 안겨줍니다. 보다 적응력이 뛰어나고 다재다능한 로봇 설계에 대한 필요성으로 인해 연구자들은 제한된 공간에서 미끄러질 수 있는 뱀 같은 로봇이나 다양한 풍경을 쉽게 횡단할 수 있는 4족 보행 로봇과 같이 자연에서 영감을 받은 혁신적인 솔루션을 탐구하게 되었습니다.

콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder)의 두 연구원은 이 문제를 해결하기 위해 바퀴벌레나 거미와 같은 소름 끼치는 벌레로부터 영감을 얻었습니다. 곤충의 유연성과 좁은 공간에 비집고 들어갈 수 있는 능력을 모방하기 위해 CLARI(Compliant Legged Articulated Robotic Insect)라는 로봇을 만들었습니다. CLARI는 가장 좁은 장소에도 적합하도록 수동적으로 형태를 바꿀 수 있는 작은 다리가 있는 로봇입니다.

2.59그램(탁구공보다 가벼운) 4족 로봇은 8개의 맞춤형 압전 액추에이터로 구동됩니다. 본체 디자인은 HAMR(Harvard Ambulatory MicroRobot) 플랫폼을 기반으로 하지만 몇 가지 중요한 수정 사항이 있습니다. CLARI는 좁은 공간에 맞게 모양을 변경할 수 있도록 설계되었으며 이러한 모양 변경은 다리 모듈 엔지니어링의 결과입니다.

다리는 구성 요소(작동, 전송 및 동력 전달)가 다른 다리와 완전히 독립적인 모듈식 설계로 만들어졌으며 다양한 신체 모양 구성이 가능합니다. 또한 액추에이터는 다리 모듈과 수직으로 정렬되어(기본 HAMR 설계와 달리) 필요할 때 매우 컴팩트해질 수 있습니다. 맞춤형 유선형 압전 액추에이터 설계는 CLARI의 신체 형태에 유연성을 더해줍니다.

일반적으로 정사각형 모양의 구성에서 CLARI는 움직임을 방해하는 장애물에 직면하면 길고 가늘거나 넓은 구성으로 변신할 수 있으며 다리 높이도 좁은 공간에 맞게 변경할 수 있습니다. 현재의 프로토타입 설계는 전력 및 제어 신호를 위해 전선으로 연결되어 있기 때문에 그 기능이 다소 방해를 받지만, 팀은 무선이고 완전히 독립적인 CLARI의 미래 버전을 개발할 것으로 기대하고 있습니다.

또한 로봇이 고도로 모듈화되어 있어 4족 폼 팩터가 고정되어 있지 않다는 사실도 주목할 만합니다. 다리 수를 다르게 하여 거미 같은 로봇을 만들려면 8개를, 어려운 지형을 다룰 수 있는 복잡한 크롤러를 만들기 위해서는 더 많은 다리를 갖도록 수정할 수 있습니다. 팀은 이러한 유연성이 예를 들어 재난 발생 후 최초 대응자를 도울 수 있는 새로운 유형의 로봇을 탄생시킬 것이라고 믿습니다. 하지만 먼저 CLARI는 현실 세계에서 그 자체를 입증해야 합니다. 지금까지는 실험실 조건에서만 테스트되었습니다.