카네기멜론대학교 (Carnegie Mellon University) 공과대학 기계공학 연구팀이 모터가 하나뿐인 최초의 조종 가능한 이족보행 로봇 ‘Mugatu(무가투)'를 공개했다.
소형 로봇은 좁은 공간을 조사 및 점검하는 데 중요한 도구이다. 소형 로봇은 대형 로봇과 달리 조심스럽게 장애물을 피해 주변을 탐색할 수 있다. 이를 통해 다른 로봇이 접근할 수 없는 재해 상황에서 기계를 검사하거나 잔해를 수색할 수 있다. 그러나 크기 제약으로 인해 스스로 조향을 하고 자체 동력원을 탑재할 수 있는 소형 로봇을 제작하기는 쉽지 않다.
카네기멜론대학교 기계공학과 아론 존슨(Aaron Johnson) 부교수와 사라 버그브레이터(Sarah Bergbreiter) 교수 연구팀이 개발한 모터가 하나뿐인 최초의 조종 가능한 이족보행 로봇 Mugatu는 이 분야에 혁신을 일으킬 것으로 기대된다. Mugatu는 독립적이며 스스로 시동을 걸 수 있다. 오픈 루프(open-loop) 방식으로 안정적으로 보행할 수 있고 왼쪽, 오른쪽, 직진 조향을 제어할 수도 있다. Mugatu는 두 개의 강체(rigid bodies)와 하나의 액추에이터를 사용하는 단순한 워커 설계이지만, 다른 로봇의 복잡한 동작을 수행할 수 있다.
최근 기계공학 학사 및 석사 학위를 취득한 제1저자 제임스 카일(James Kyle)은 "프로젝트의 첫 번째 방향은 로봇의 보행 방식을 최대한 단순화하는 것이었다”라며 "스케일링이 보행에 어떤 영향을 미치는지 이해하면 이미 존재하는 것을 가져와 작은 파이프를 통과하거나 더 많은 짐을 운반하는 등의 작업을 수행하기 위해 크기를 늘리거나 줄이는 데 매우 유용할 수 있다"라고 말했다.
또 다른 팀원인 기계공학과 학부생인 켄달 하트(Kendall Hart)는 로봇의 전류 센서를 연구했다. 이 센서는 총 운송 비용(cost of transport)과 특정 거리에서 사용되는 에너지의 양을 계산하는 데 사용되는 로봇 부품이다. 그는 “연구실에 들어오기 전에는 프로그래밍 및 수치 계산 플랫폼인 MATLAB에 대해 막연하게 알고 있었지만, 이번 프로젝트를 진행하면서 수업 시간에 배운 내용을 적용할 수 있었다"며 "전류 센서를 구현하는 작업을 할 때는 디버깅이 많았지만, 지금은 멘토 없이도 디버깅에 자신감이 생겼다”라고 말했다.
‘LEGO Project(레고 프로젝트)’라는 별명을 가진 이 팀은 궁극적으로 이 워커(walker)를 레고 크기로 줄이는 것을 목표로 하고 있다.
허트는 “크기를 줄이면 모든 메커니즘이 바뀌기 때문에 시간이 좀 걸릴 것”이라며 "그러나 이 프로젝트가 커뮤니티에 특별하고 영향력 있는 이유는 이전에 본 적이 없었기 때문"이라고 말했다.
하나의 자유도( one degree of freedom, SDOF)를 가진 이 보행 장치의 획기적인 단순화는 고효율 소형 로봇을 향한 의미 있는 지전이라고 할 수 있다.
이 프로젝트에는 제임스 카일(James Kyle), 저스틴 김(Justin Y. Kim), 켄달 하트(Kendall Hart), 사라 버그브레이터(Sarah Bergbreiter) 교수, 아론 존슨(Aaron Johnson) 부교수 등이 참여하고 있다.
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