마라톤 완주한 사족보행로봇 원리, 네이처에 실렸다

카이스트 황보제민 교수팀 연구
운동성능·에너지 효율 동시 확보

카이스트 기계공학과 황보제민 교수팀은 2024년 11월 상주 곶감 마라톤 대회에서 배터리 충전이나 교체 없이 42.195㎞를 완주한 사족보행로봇 ‘라이보2’의 장거리 주행 기술을 분석해 발표했다.

이는 과학 저널 ‘네이처’ 9월 24일 자에 실렸다. 이런 세계적 과학 저널은 로봇공학 자매지를 별도로 갖고 있어 로보틱스 논문이 본지에 실리는 것은 매우 드물다. 특히 국내 로봇 연구가 네이처 본지에 게재된 것은 처음이다.


연구팀은 장거리 주행을 배터리나 모터 등 개별 부품의 성능 문제가 아니라 기계 구조, 전기 시스템, 보행 제어가 긴밀하게 연결된 로봇 전체의 시스템 문제로 접근했다. 사족보행로봇은 다리를 반복적으로 움직이는 과정에서 구동장치를 비롯해 여러 부분에서 에너지를 잃기 때문에 어느 한 부품의 효율만 높여서는 빠르고 안정적인 보행 성능과 긴 주행거리를 동시에 확보하기 어렵다는 것이다.

연구팀은 로봇 전체에서 발생하는 에너지 손실을 체계적으로 분석하고 높은 보행 성능을 유지하면서도 에너지 소비를 줄일 수 있도록 기구와 전장, 구동 및 제어 시스템을 통합적으로 설계했다. 이를 통해 사족보행로봇이 장시간 안정적으로 움직이기 위한 구체적인 설계 원리를 제시했다.

산업 현장에서도 로봇을 장시간 운용하려면 순간적 운동 성능뿐 아니라 에너지 효율, 발열, 배터리, 구동장치의 안정성 확보가 필요하다는 의미다. 황보 교수는 “이번 연구는 사족보행로봇이 얼마나 멀리 달릴 수 있는지를 넘어 높은 운동 성능과 에너지 효율을 동시에 확보하기 위해 로봇 전체를 어떻게 설계해야 하는지를 실제 마라톤 데이터로 입증한 결과”라고 말했다.



유용하 과학전문기자