휠체어 타고도 계단 오른다…세계 최초 '말랑말랑한 바퀴' 한국서 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 재질의 강성을 실시간으로 변화시켜 바위를 넘고 계단을 오를 수 있는 바퀴를 개발했다.

한국기계연구원(KIMM)은 기계연 AI로봇연구소 송성혁 책임연구원, 박동일 첨단로봇연구센터장 연구팀이 액체 방울의 표면장력 원리를 모사해 강성이 자유자재로 변하는 모핑 휠을 세계 처음로 개발했다고 2일 밝혔다.

또 이를 실제 이동체에 적용하는 데 성공했다.

이 모핑 휠은 복잡한 기계 장치나 센서 없이도 스마트 체인 블록에 적용되는 표면장력만 변경시켜 강성을 쉽게 바꿀 수 있는 바퀴 및 모듈화 시스템이다.

모핑 휠은 일반 주행 시에는 단단한 원형의 바퀴로 작동하다가 장애물을 넘을 때는 바퀴가 말랑해져서 장애물의 높낮이나 모양에 따라 휠을 자유롭게 변형시킬 수 있다.

연구팀은 강성을 변화시키는 메커니즘을 소형화, 경량화해 휠 내부 공간에 삽입하고 이를 모듈화하여 투휠 휠체어 등 다양한 이동체 시스템에 적용했다.

투휠 기반 휠체어 시스템은 실시간으로 휠의 강성을 가변해 안정적인 이동이 가능할 뿐 아니라, 제자리 방향 전환 등 좁은 공간에서의 이동에 유리하다. 바위나 18cm 높이의 계단을 극복할 수 있다.

또 4륜 기반 이동체에도 적용해 장애물 극복 성능을 시험한 결과, 휠 반경의 1.3배 높이의 장애물까지 안정적으로 극복할 수 있는 것을 확인했다.

송성혁 책임연구원은 “장애물을 극복하기 위한 4족 및 2족 보행 로봇들의 경우 평지에서의 이동 효율이 낮고 이동 시에도 필연적으로 흔들림이 발생한다는 문제가 있었다”며 “이번에 개발한 모핑 휠은 기존 휠의 장점인 높은 이동 효율은 유지하면서 휠의 한계점이었던 장애물 극복까지 구현 가능하다는 점에서 의의가 있다”고 말했다.

박동일 센터장은 “표면장력 모사 휠 기술은 기존 장애물 극복을 위한 족형 로봇 및 휠 클러스터 등 복잡한 기계 장치들의 한계를 극복할 수 있는 기술”이라며 “향후 장애물 극복이 가능한 휠체어 및 다양한 이동 로봇, 탑승형 운송 수단 등 광범위하게 활용할 것으로 기대된다”고 했다.

이번 연구 결과는 로봇 분야 1위 저널 '사이언스 로보틱스' 8월호에 실렸다.

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