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서울대팀 개발한 무당벌레처럼 뛰고 나는 로봇 '사이언스 로보틱스' 표지에

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서울대팀 개발한 무당벌레처럼 뛰고 나는 로봇 '사이언스 로보틱스' 표지에

2020.04.16 17:08
무당벌레와 이를 모방한 전개형 날개. 서울대 제공.
무당벌레와 이를 모방한 전개형 날개. 서울대 제공.

국내 연구진이 무당벌레의 움직임을 모사해 종이접기를 활용한 생체모방 로봇을 개발하는 데 성공했다. 연구결과는 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 15일자(현지시간) 표지논문으로 게재됐다. 

 

서울대 공대는 조규진 기계공학부 교수 연구팀이 무당벌레의 동작을 모방한 생체모방 로봇을 개발했다고 16일 밝혔다. 

 

종이접기 기반 구조는 다양한 분야에 적용되고 있다. 그러나 기존 종이접기 구조 설계는 탄성 에너지 저장과 큰 힘을 지탱하는 능력에 한계가 있었다. 

 

연구진은 무당벌레에서 영감을 얻어 종이접기 구조 면에 탄성과 곡률을 부여했다. 연구진이 착안한 무당벌레 로봇은 복잡하게 접혀있는 날개를 0.1초 이내에 빠르게 펼 수 있다. 매우 빠른 날갯짓에서도 날개가 꺾이지 않는다. 날개에 무늬처럼 있는 ‘시맥’의 단면 형상이 독특하고 탄성을 활용하기 때문이다. 연구진은 이 원리를 종이접기 기반 구조에 적용했다. 

 

그 결과 무당벌레 모사 종이접기 구조는 납작하게 접히는 동시에 탄성 에너지 저장 능력이 좋아 스스로 빠르게 펴지고 펴진 뒤 큰 힘을 견딜 수 있는 것으로 분석됐다. 

 

연구진은 나아가 종이접기 구조 기반의 전개형 날개를 활용해 점핑과 글라이딩이 가능한 복합거동 로봇을 개발했다. 이 날개는 전체 면적의 8분의1 면적으로 접힐 수 있고 원할 때 빠르게 펼 수 있는 게 특정이다. 로봇은 날개가 접힌 상태에서 점핑한 뒤 최고점에서 빠르게 날개를 펴 글라이딩한다. 

 

조규진 교수는 “무당벌레 모사 종이접기 구조는 소형 탐사로봇, 의료 로봇, 항공 우주기술 등에 쉽게 적용할 수 있다”고 말했다.

 

이번 연구는 국방생체모방 자율로봇 특화연구센터를 통해 방위사업청과 국방과학연구소 연구비 지원, 한국과학기술연구원(KIST) 주요사업 지원을 받아 수행됐다. 
 

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