▲ 그리퍼의 동작 모습 및 성능

국내 연구진이 100kg을 견딜 수 있는 소프트 로봇 그리퍼(Gripper)를 범용 플라스틱으로 10분내에 제작이 가능한 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지능로봇연구단 송가혜 박사 연구팀은 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 항공우주공학과 이대영 교수팀과 함께 130g의 소재로 100kg 이상의 물체를 파지할 수 있는 직조 구조의 소프트 로봇 그리퍼를 공동 개발했다고 밝혔다.

소프트 로봇 그리퍼는 로봇의 손처럼 동작해 물체를 안전하게 잡거나 놓는 등의 기능을 수행하는 필수 장치이다. 유연성과 안전성이 높아 계란과 같이 깨지기 쉬운 물체를 다루는 가사용 로봇이나 다양한 형태의 물건을 운반해야 하는 물류용 로봇을 위해 연구되고 있다. 하지만 적재 용량이 낮아 무거운 물체를 들어올리기가 어렵고, 파지 안정성이 떨어져 약한 외부 충격에도 물체를 놓치기 쉬웠다.

연구팀은 소프트 로봇 그리퍼의 적재 용량을 높이기 위해 새로운 소재를 개발하거나 구조를 보강하는 기존 방식과 달리 직물에서 착안한 새로운 구조를 적용했다. 낱개의 실을 단단히 얽어 견고한 직물을 만드는 기술로, 무거운 물건을 안정적으로 지지할 수 있어 수 세기에 걸쳐 의류, 가방 및 산업용 직물 등에 활용되고 있다. 

또한 연구팀은 재료 단가가 수천 원에 불과한 얇은 PET 플라스틱을 활용해 띠들이 직조 구조로 얽히고 풀어질 수 있도록 설계해 그리퍼를 제작했다.

이렇게 제작된 직조 구조의 그리퍼는 130g의 무게로 100kg의 물체를 파지할 수 있다. 기존 그리퍼가 100kg을 들기 위해 무게가 100kg에 달하는 점을 고려했을 때 자체 무게 대비 적재 용량을 월등히 증가시킨 것이다.

또한, 플라스틱 띠를 체결하는 방식만으로 소프트 로봇 그리퍼의 제작이 완료되기 때문에 제작공정이 10분 이내로 간단하고 교체 및 유지보수도 쉬워 가격 경쟁력과 공정 효율성이 뛰어나다.

한편, 연구팀이 주재료로 활용한 PET 외에도 탄성을 보유한 고무 및 화합물 등의 다양한 재료로도 제작할 수 있어 강한 파지 성능이 필요한 산업 및 물류 현장이나 극한 환경을 견뎌야 하는 다양한 환경에 적합한 그리퍼를 맞춤 제작, 활용할 수 있다.

KIST 송가혜 박사는 “이번에 개발된 직조 구조의 그리퍼는 동전부터 자동차까지 다양한 크기로 제작할 수 있으며, 얇은 카드부터 꽃에 이르기까지 여러 가지의 형태와 무게의 물체를 파지할 수 있어 소프트 그리퍼를 필요로 하는 산업, 물류, 가사 등의 분야에서 활용 가능 할 것으로 기대된다”라고 밝혔다. 

한편 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’ (IF:16.6, JCR 분야 상위 8.2%)에 8월 2일 게재됐으며 분야별 최고의 50개 논문을 소개하는 Editors’ Highlights에 선정됐다.