비즈니스 기회
생체 영감을 받은 도마뱀 로봇
SQUAMATAR 로봇의 추상화 및 기술 일러스트레이션. 크레딧: npj 로보틱스(2024). DOI: 10.1038/s44182-024-00011-2
등반하고 걷는 도마뱀을 모방한 로봇이 인간과 다른 동물의 다양한 움직임의 진화와 이점에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니까?
선샤인 코스트 대학의 크리스토퍼 클레멘테 박사가 공동 저술한 npj Robotics에 발표된 새로운 국제 학제 간 연구에 따르면 대답은 '예'입니다.
"이러한 발견은 또한 우리가 더 빠르고 더 효과적인 다리 달린 로봇을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 살아 있는 동물과 멸종된 동물의 생체 역학을 전문으로 하는 클레멘테 박사는 말했습니다.
"이것은 언젠가 수색 및 구조 임무 중에 생존자를 찾기 위해 장애물을 극복하는 데 중요할 수 있습니다."
클레멘테 박사는 "우리 연구팀은 수평 달리기와 등반이 가능한 도마뱀에서 영감을 받은 로봇을 개발했습니다. 도마뱀의 움직임을 기반으로 생물학, 로봇 공학, 수학을 결합해 다리로 움직이는 것이 나은지 척추로 움직이는 것이 더 나은지 이해했습니다."라고 말했습니다.
"우리는 빨리 움직이고 싶다면 주로 다리를 사용하고 척추를 가능한 한 적게 움직여야 한다는 것을 발견했습니다. 그러나 척추를 조금만 사용하면 에너지를 덜 사용하는 데 도움이 됩니다.“
"우리는 또한 팔다리나 척추를 너무 많이 움직이면 등반 중 안정성이 떨어지는 경향이 있다는 것을 확인했는데, 이는 로봇이 벽에서 떨어질 가능성이 더 높다는 것을 의미합니다."
도마뱀은 운동의 대가입니다
수석 저자인 코블렌츠 대학의 로버트 로켄펠러 박사는 전반적으로 최적의 이동을 위해서는 척추와 팔다리의 움직임이 모두 필요하며, 이는 도마뱀의 움직임 패턴과 밀접하게 일치한다고 말했습니다.
"이 발견은 속도, 효율성 및 안정성이라는 세 가지 주요 성능 기준 사이의 진화적 절충 범위를 자세히 설명하고 이러한 선택 압력이 이동에 미치는 상대적 강도를 결정할 수 있게 해줍니다."
클레멘테 박사는 척추동물들 사이에서는 어류와 도롱뇽의 측면 척추 기반 움직임에서부터 포유류와 조류의 주로 팔다리 기반 움직임에 이르기까지 움직임 패턴이 상당히 다양하다고 말했습니다.
"그러나 도마뱀은 팔다리와 척추를 모두 사용하기 때문에 이러한 변화가 발생한 이유에 대한 이해의 격차를 메우는 데 도움이 되도록 연구하기에 완벽한 종입니다."라고 그는 말했습니다.
연구팀의 도마뱀에서 영감을 받은 이 로봇은 경사면이나 수직 표면에서 수평으로 달리고 등반할 수 있었으며, 다리 길이를 수정할 수 있었고 척추와 팔다리의 운동 범위와 보폭을 조정할 수 있었습니다.
"우리는 또한 등반 효율성과 안정성을 평가하기 위해 성능 환경을 구축했습니다."라고 Clemente 박사는 말했습니다.
"이 데이터는 도마뱀 이동에 대한 이론적인 2차원 모델의 결과와 40종 이상의 등반 및 달리기 도마뱀의 측정 결과와 매핑되었습니다. 우리는 다양한 환경을 횡단할 수 있는 팔다리 로봇 장치를 개발할 때 고려해야 할 몇 가지 엔지니어링 기준을 결정할 수 있었습니다."
"로봇 속도를 최대화하는 것이 주요 목표인 경우 측면 척추 기복은 중요한 고려 사항이 될 필요가 없지만 에너지 소비를 줄이는 데 중요할 수 있습니다. 마찬가지로, 이러한 이해는 더 빠르고 안정적이며 효율적인 로봇 보폭을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.”
이상의 기사는 2024년 7월 22일 TechXplore에 게재된 “Bio-inspired lizard robot reveals what's needed for optimum locomotion”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Bio-inspired lizard robot reveals what's needed for optimum locomotion (techxplore.com)
* 추가정보 출처 : Coordinating limbs and spine: (Pareto-)optimal locomotion in theory, in vivo, and in robots | npj Robotics (nature.com)