국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 연구 성과 발표
누르면 ‘뽁’ 소리를 내며 들어갔다 나오는 인기 장난감 ‘피젯 파퍼(Fidget Popper)’의 단순한 원리를 이용해 컴퓨터, 배터리, 센서 없이도 스스로 움직이고 판단하는 소프트 썬시티카지노이 개발됐다. 우주나 심해처럼 전자기기 사용이 어려운 극한 환경에서도 임무 수행이 가능한 신개념 썬시티카지노의 등장을 예고하고 있다.
미국 퍼듀대 연구팀은 최근 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’를 통해 물리 기반의 새로운 소프트 썬시티카지노 제어 시스템을 발표했다. (논문 제목:Embodying Control in Soft Multistable Robots from Morphofunctional Co-design)
이 기술의 핵심은 ‘쌍안정성(bistability)’과 ‘준안정성(metastability)’이라는 두 가지 물리적 원리다. ‘쌍안정성’은 피젯 파퍼처럼 눌린 상태와 튀어나온 상태, 두 가지 안정된 형태를 유지하는 특성을 말한다. 연구팀은 눌린 상태를 잠시 유지하다가 설정된 시간이 지나면 저절로 원래대로 복귀하는 ‘준안정성’ 구조를 3D 프린터로 구현했다.
연구팀은 이 원리를 증명하기 위해 썬시티카지노 그리퍼와 보행 썬시티카지노 시제품을 제작했다. 썬시티카지노 그리퍼는 컴퓨터나 센서 없이도 물체의 크기를 스스로 감지하고 분류한다. 여러 개의 돔(반구형 구조물) 중 일부만 작동시켜 물체를 집고, 실패하면 더 많은 돔을 작동시키는 방식을 반복한다. 몇 개의 돔을 사용했는지를 통해 물체의 크기를 물리적으로 ‘계산’하는 것이다. ‘준안정성’ 원리 덕분에 일정 시간이 지나면 자동으로 물체를 놓아준다.
또한 연구팀은 보행 소프트 썬시티카지노을 구현하기 위해 각기 다른 각도와 안정성을 가진 돔들을 썬시티카지노 다리에 배열했다. 컴퓨터 명령 없이 단순히 압축 공기를 주입하는 순서만으로 썬시티카지노은 전진하거나 회전하는 등 복잡한 동작을 수행했다. 모든 제어 로직이 썬시티카지노의 물리적인 구조 자체에 프로그래밍된 셈이다.
연구팀은 이 썬시티카지노의 가장 큰 장점은 견고함에 있다고 주장했다. 연구팀이 썬시티카지노의 돔을 바늘로 여러 번 찔러 공기압 시스템을 손상시켰음에도, 썬시티카지노은 물리적 특성 덕분에 원래의 형태와 기능을 거의 그대로 유지했다.
이번 연구를 주도한 후안 오소리오 박사후 연구원은 “우리의 최종 목표는 내장된 컴퓨터나 배터리, 센서 없이도 작동하는 썬시티카지노을 만드는 것”이라며 “우주, 원자로, 해저와 같이 전자기기를 신뢰하기 어려운 극한 환경에서 작업을 수행하는 데 훌륭한 대안이 될 수 있다”고 밝혔다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com