고려대 차영수 교수팀, 유연하게 접히는 다리 구조의 로봇 개발 … 급경사·울퉁불퉁 지형도 '거뜬'

고려대학교는 전기전자공학부 차영수 교수 연구팀이 급경사와 울퉁불퉁한 지면도 자유롭게 이동하는 로봇을 개발했다고 29일 밝혔다. 접히는 다리형 보조 시스템을 적용해 기존 바퀴 로봇의 한계를 넘어섰다. 복합 지형 이동의 새로운 가능성을 열었다는 평가다.

최근 바퀴형 로봇(Wheel Robot)은 인공지능(AI)과 정밀 제어 기술의 발전으로 운송, 감시, 탐사 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 울퉁불퉁하거나 경사가 심한 지형에서는 이동이 어려웠다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 '폴더블 레그 어시스턴트(Foldable Leg Assistant)'라는 이름 붙인 접히는 다리형 보조 시스템을 고안했다. 이 시스템은 외부의 힘이나 자극에 따라 딱딱함을 조절할 수 있는 '가변 강성 구조(Variable Stiffness Structure)'를 활용한다. 로봇이 스스로 몸체를 들어 올리거나 기울일 수 있다. 이를 통해 다리와 바퀴가 상호 보완적으로 작동하며 복합 지형을 이동할 수 있다.

이 폴더블 레그를 장착한 로봇은 로봇 높이의 약 23%까지 차체를 들어 올릴 수 있다. 73도(°)의 급경사도 무리 없이 통과했다. 실험 결과, 플랫폼·자갈밭 등 다양한 지형에서 약 90%의 성공률로 안정적인 주행을 구현했다.

연구팀은 같은 구조의 접히는 로봇팔에 카메라를 달아 배수로나 협소한 틈새 등 기존 바퀴 로봇이 접근하기 어려운 지형을 탐색하는 데도 활용했다. 또한 과일이나 식품처럼 형태가 일정하지 않고 쉽게 부서지는 물체를 부드럽게 잡을 수 있는 로봇핸드를 제작해 산업적 응용 가능성도 입증했다.

차 교수는 "이번 연구는 부드럽고 유연한 폴더블 구조가 기존의 딱딱한 로봇이 가진 한계를 보완할 수 있음을 보여준다"며 "로봇의 기능성과 환경 적응성을 높이는 다재다능한 로봇 시스템 설계의 새로운 방향을 제시한 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 융합공학 분야의 국제 저명 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science·첨단과학)'에 지난 6일 온라인 게재됐다. 고려대 유승훈 석박통합과정이 제1저자, 김소현 석박통합과정, 강주현 석사과정, 박현준 석사과정이 공저자, 차 교수가 교신저자로 각각 참여했다.

이번 연구는 한국연구재단의 기초연구사업(중견연구) 지원을 받아 수행됐다.