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일본 도쿄대-와세다대, 배양 근조직을 사용한 이족 보행 로봇 개발

작성일
2024-03-06
조회수
56

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일본 도쿄대학교(東京大學)와 와세다대학교(早稻田大學) 연구팀은 배양한 골격근조직을 동력원으로 사용한 이족 보행 로봇을 개발했다. 배양액 안에서 골격근조직에 전기를 흘려보내면 수축하고, 로봇이 보행 동작을 한다. 한쪽 발을 중심으로 선회하는 것도 가능하다. 기존 로봇보다 선회 성능이 5배 이상 향상되었다.

흠집이 나면 자가 수복하는 “바이오-하이브리드 소프트 로봇(Bio-hybrid Soft Robot)”을 실용화하고자 하고 있다.

▲ 골격근조직의 수축으로 실리콘 고무(유연기판)이 구부러지고, 구동력이 생기는 이족 보행 로봇.
다리 길이 약 2cm, 폭 약 1cm. 배양액 안에서 부표와 추를 사용해서 직립 자세를 유지한다.
투명하고 유연한 기판의 앞에 있는 흰색의 당겨진 것처럼 보이는 근조직이 구동 동력원이 된다.

로봇은 골격근조직의 유지에 필요한 배양액으로 채워진 수조 안을 걷는다. 다리는 주로 쥐(Rat) 유래의 골격근조직, 추, 실리콘 고무로 이루어져 있다. 전기신호를 흘려보내면 골격근조직이 수축하면서 다리가 들리고, 동시에 실리콘 고무가 구부러진다. 잠시 후 추에 의해 다리가 내려가고 실리콘 고무가 복원력을 띠면서 로봇을 앞으로 나아가게 한다.

기존의 근구동형 로봇은 포복 이동이나 어류의 헤엄을 모방한 것이 많았다. 이와 같은 방식은 섬세한 선회 동작을 하기 어려웠다. 이족 보행 방식은 축이 되는 다리를 사용해서 작게 선회하기 때문에 회전반경을 기존의 5분의 1 이하로 줄일 수 있다. 현재는 수조 안에서 걷게 하고 있지만, 앞으로는 배양액을 골격근조직에만 침투시키는 등의 대응을 통해 수조가 없어도 걸을 수 있도록 만드는 것도 검토할 방침이다.

▲ 이족보행 로봇의 선회 운동. 위에서 보면 왼쪽 사진에서 오른쪽 사진으로 가면서 약 90도 선회한 것을 알 수 있다.

바이오-하이브리드 소프트 로봇은 생체 재료와 생물의 운동 메커니즘을 응용한 새로운 로봇이다. 동물이 상처를 회복하듯이 자가 수복하거나 유연하게 움직이는 점이 기존의 모터 구동형 로봇과 다르다. 와세다대학교의 모리모토 유야(森本雄矢) 준교수는 “실용화는 아직 멀었지만, 환경에 적응하기 쉬운 바이오-하이브리드 소프트 로봇은 유용성이 높다”고 설명했다.

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