흔히 로봇이라고 하면 강철 같은, 딱딱하고 직선의 차가운 물체를 떠올리는데요.
실제로 통상적인 로봇은 그런 모습이지만 로봇의 활용 범위가 점점 더 확장되면서
부드러운 로봇, 소프트 로봇에 대한 개발도 활기를 띠고 있습니다.
부드러운 외형과 자연스러운 움직임을 보여주는 소프트 로봇🐙
왜 필요한 지, 또 어떤 방향으로 발전되고 상용화를 준비하고 있는지 함께 알아봐요!
소프트 로봇이 뭔가요? 👀
소프트 로봇(Soft Robot)은 딱딱한 금속이 아닌 유연한 소재로 만든 로봇으로
로봇 전체 또는 일부에 폴리머, 고무 등과 같은 유연하고 신축성이 있는 소재를 사용해요.
일반적인 로봇과 비교하여 자유로운 변형, 충격에 대한 대응력 등에서 장점이 있으나
연성의 구조 탓에 동력이 강하지 않고, 로봇의 훼손 부분에서 상대적으로 취약한 편이죠.
탐사, 재난 등에 쓰일 때는 그런 취약점이 단점이 되기도 했지만요.
최근에는 파손되기 쉬운 물건을 옮기거나 사람을 지지하는 세밀한 작업을 목적으로 쓰일 때,
피부, 근육 등 사람의 신체를 모방 및 대체하는 기술로서 쓰일 때!!!
소프트 로봇의 유연함은 자연스러운 변화 대응이 가능해 큰 장점으로 기능합니다.
소프트 로봇은 왜 필요한가요? 🤔
인조물이 아닌 대부분의 자연물, 즉 인간을 포함한 생명체는
부드러운 외형을 가지고 자연스러운 움직임을 보여줍니다.
우리는 고유감각을 통해 신체의 각 부분을 인지하고 균형을 잡으며 움직여요.
평지에서 경사가 지는 길을 향해 걸으면서도 계산 없이 그냥 나아갈 수 있죠.
자연스럽게요!
그에 반해, 로봇은 정확한 계산과 알고리즘에 의해
정해진 환경에서만 제대로 기능할 수 있습니다.
조금만 식이 틀어지고 환경이 변하면 넘어지고 깨지죠.
우리가 걷고 문을 열고 계단을 오르는 자연스러운 행동이
로봇에겐 왜 그렇게 어려울까요?
다양한 이유가 있겠지만 대표적으로 ‘소재’의 문제가 있겠는데요.
쉽게 그리퍼로 예를 들어볼게요.
요즘 패밀리 레스토랑에 가면 셰프 로봇이
국수를 만들어 주거나 튀김을 튀겨 주는데요.
국수를 삶을 때, 접시에 덜 때 등 작업에 따라
그리퍼를 갈아 끼우는 걸 볼 수 있어요.
딱딱한 그리퍼로는 다양한 도구를 유연하게 집을 수가 없기 때문인데요.
사람은 컵을 집을 때, 달걀을 집을 때 손을 바꾸지는 않죠?😧
로봇이 사람의 손처럼 유연하다면 하나의 손(그리퍼)으로
다양한 작업을 수행할 수 있을 거예요.
손이 아닌 발이라고 생각하면 다양한 지형에서도 매 구간에 해당하는
정확한 값을 입력하지 않아도 험한 지형과
장애물에 대처해 보행 할 수도 있다는 거죠!
작년에 개발된 바다표범을 본뜬 보행 로봇의 경우, 충격도 잘 흡수하고
무엇보다 불규칙한 지형에서 이동이 무척 유리해 수색 구조 작업이나
행성 탐사와 같은 위험한 작업을 수행하는 데 큰 잠재력을 갖고 있다고 합니다.
부드러운 개 더 강할 수 있다는 말, 로봇에게도 적용될 수 있군요🦭
소프트 로봇은 어디에, 어떻게 쓰이나요? 🔎
🦿 소프트 풋(인공 발)
소프트 풋은 다리를 잃은 사람들이나,
휴머노이드 로봇을 위한 인공 발로 활용될 수 있어요.
최근 이탈리아기술원이 개발한 인공 발 ‘소프트 풋 프로(Soft Foot Pro)’는
유연한 의족으로 무동력, 유연성, 방수 기능을 지원한다고 합니다.
티타늄으로 된 이동식 아치 메커니즘으로 구성,
족저근막을 모방하기 위해 고감도 플라스틱 체인이 연결돼 있고요.
약 450g의 무게로 최대 100lg의 하중을 버틸 수 있다고 해요🦿
“소프트 풋 프로는 현재 시판 중인 강성 의족과 달리, 형태를 변경할 수 있어
발바닥이 변형되고 지형의 거칠기와 어떤 장애물에도 적응할 수 있어
보행 동작의 자연스러움과 사용자의 안정성을 강화한다”
미래를 위한 개발이라는 연구팀의 목적이 너무 멋지네요!
🦾 로봇 손
물건 이적재는 로봇이 가장 많이 활용되는 공정 중 하나입니다.
앞서 설명드린 그리퍼의 예시처럼 정해진 모양에 꼭 맞춘 그리퍼나 흡착 방식을 씁니다.
활용도에 있어 유연하지 않고 무엇보다 툴이 단단하고 뾰족해 위험한데요.
소프트 로봇은 소재 특성상 가볍고 유연해서 여러 응용과 비교적 안전하다는 장점이 있죠.
하지만 들어 올릴 수 있는 가반 하중이 제한적이었어요.
부드러움과 강함, 둘 다 취하는 건 정말 욕심일까요? 😥
직물 짜듯 견고한 구조를 통해 그런 문제를 개선한 사례가 있어요.
불과 130g으로 100kg까지 들어 올리는 소프트 로봇 손이에요.
침이나 바늘처럼 매우 가늘고 얇은 물체도 섬세하게 들어 올릴 수 있는
‘코끼리 코’ 소프트 로봇도 있습니다.
코끼리 코처럼 오므려 잡거나 흡착하여 물건의 모양에 상관없이 들어 올릴 수 있어요.
나아가 생필품을 효율적으로 담을 수 있는 소프트 로봇도 발표됐습니다.
‘로보그로서리’는 소프트 촉각센서를 비롯해 첨단 비전 시스템, 모터 기반 독자 인식 등
새로운 기술들이 총 결합되어 소프트 로봇이 실제로 어떻게 쓰일 수 있을지를 보여주었어요.
🐍 유연함과 초소형의 만남
보통 심근경색이 일어났을 때 이를 치료하기 위해 혈관으로
‘가이드와이어’라는 선을 넣은 뒤 호스 모양의 ‘카테터’를 투입해
혈관을 확장하거나 질환 부위를 제거하는데요.
DGIST 연구팀이 개발한 ‘마이크로봇’은 카테터를 달고 혈관을 타고
질환 부위에 가는 마이크로 소프트 로봇입니다. 시술 시간을 확 줄여주죠.
소프트한 몸체로 예리하게 휜 혈관까지 자유자재로 통과할 수 있다고 하네요.
소금쟁이의 다리 회전 및 추력 곡선을 모사한 ‘소금쟁이 로봇’은
최대 추력이 표면 장력 허용 한계 이하가 되도록 액추에이터를 설계해
진짜 소금쟁이처럼 물에 떠 있을 수 있도록 만든 로봇이에요.
수면을 뚫지 않고 표면장력을 최대로 이용하여 지상에서 뛰는 높이만큼
물에서도 뛰어오를 수 있습니다.
곤충 크기의 소형 로봇은 재해나 오염지역, 전장에서 대량으로 흩어져
감시, 정찰, 인명 발견 등의 다양한 목적으로 사용될 수 있어요.
대부분의 소프트 로봇이 ‘자연’에서 영감을 얻어요.
자연이 작동하는 방식이 결국 로봇에게 적용되고
그렇게 우리는 더 잘 공존할 수 있는 방법을 찾아가는 걸지도 모르겠습니다.
바다에는 가오리와 문어 로봇이 환경보호와 재난을 위해 돌아다니고
물개 로봇이 재난 현장을 누비며 코끼리 코 모양의 그리퍼가 물건을 담아주는 세상✨
사람과 로봇이 안전하게 공존하는 세상을 오늘도 꿈꿉니다.
로봇의 안전과 생산성을 모두 잡을 수 있도록,
세이프틱스가 도와드릴게요.
