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"빠르게, 안정적으로"…무당벌레 모사한 '점핑 로봇' 개발

서울대 공대 조규진 교수팀 성과

(서울=뉴스1) 조소영 기자 | 2020-04-16 15:35 송고
16일 서울대 공대는 국방생체모방 자율로봇 특화센터 조규진(기계공학부) 교수팀이 무당벌레를 모사한 종이접기 기반 구조와 이를 활용한 로봇을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 사이언스 로보틱스 표지 논문(4월15일자)에 게재됐다. (서울대 공대 제공) 2020.04.16/뉴스1

날개를 빠르게 펴고 안정적으로 비행할 수 있는 무당벌레를 모사한 '점핑 로봇'이 개발됐다.

16일 서울대 공대는 국방생체모방 자율로봇 특화센터 조규진(기계공학부) 교수팀이 무당벌레를 모사한 종이접기 기반 구조와 이를 활용한 로봇을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 생체모방을 통해 종이접기 기반 구조의 실제 활용 가능성을 한 단계 끌어올린 성과로 평가받고 있다.

종이접기 기반 구조는 가볍고 좁은 공간에 접혀 있을 수 있어 다양한 분야에 적용되고 있다.

하지만 기존의 종이접기 구조 설계 방식은 탄성 에너지 저장과 큰 힘을 지탱하는 능력에 있어서 한계가 있었다.

이에 연구진은 무당벌레의 시맥(곤충의 날개에 무늬처럼 있는 맥으로 날개를 지탱)에서 영감을 받아 종이접기 구조의 면에 탄성과 곡률을 부여했다.

연구진이 착안한 무당벌레는 복잡하게 접혀있는 날개를 0.1초 이내에 빠르게 펼 수 있고 100헤르츠(Hz)의 매우 빠른 날갯짓에서도 날개가 꺾이지 않는다.

그 이유는 시맥의 단면 형상이 독특하고 또 탄성을 활용하기 때문이다. 연구진은 이 원리를 종이접기 기반 구조에 적용했다.

그 결과 개발된 무당벌레 모사 종이접기 구조는 납작하게 접힐 수 있지만 탄성 에너지 저장 능력이 높아 스스로 빠르게 펴지는 것은 물론 펴진 뒤에는 큰 힘을 견딜 수 있었다.

연구진은 나아가 종이접기 구조 기반의 전개형 날개를 활용해 점핑-글라이딩이 가능한 복합거동 로봇을 개발했다.

이 날개는 전체 면적의 8분의1 면적에 접힐 수 있고 원할 때 빠르게 펼 수 있다.

로봇은 날개가 접힌 상태에서 점핑을 한 뒤 최고점에서 빠르게 날개를 펴 글라이딩한다.

이처럼 점핑과 연속된 글라이딩으로 로봇은 안정적으로 더욱 먼 거리를 이동할 수 있다.

또한 연구진은 생체모방 종이접기 구조를 활용해 전개형 날갯짓 메커니즘, 크롤링-글라이딩 로봇, 점핑로봇 등을 개발했다.

조규진 교수는 "무당벌레 모사 종이접기 구조는 소형탐사로봇, 의료 로봇, 항공 우주 기술 등에 쉽게 적용할 수 있고 전개형 메커니즘의 기능을 확장하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

해당 연구는 국방생체모방 자율로봇 특화연구센터를 통한 방위사업청과 국방과학연구소 연구비 지원과 한국과학기술연구원(KIST) 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 성과는 로봇분야 국제학술지 '사이언스 로보틱스' 표지 논문으로 4월15일자에 게재됐다.


cho11757@news1.kr

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