터지기 쉬운 알을 잡고 있는 그리퍼. 과학기술정보통신부 제공

사람이 손을 써서 원하는 것을 잡거나 골라내는 등의 정교한 작업을 하도록 수행한다면 로봇은 ‘그리퍼(Gripper)’를 통해 이 같은 작업을 한다. 그리퍼는 로봇에 있어서 사람의 손과 같은 역할을 하는 부분으로 물체를 쥐거나 놓으며 다룰 수 있도록 하는 장치.

최근 아주대 자연모사연구실 연구진은 달팽이 알처럼 조심스럽게 다뤄야 하는 대상을 부드럽게 잡고 맥박(심장 박동에 의해 생기는 주기적인 진동) 등의 생체신호를 측정할 수 있는 초소형 소프트 그리퍼 로봇을 개발했다. 기존의 그리퍼 로봇은 단단한 물질로 만들어져 부드러운 물체를 잡는 것에 어려움이 있었지만 이런 한계를 넘었다는 것이 아주대 연구진의 성과다. 5㎜ 이하 크기의 이 로봇은 달팽이 알을 터뜨리지 않고 잡는 것은 물론 열을 가해 알을 부화(동물의 알 속에서 새끼가 껍질을 깨고 밖으로 나옴)시키는 것도 가능하다.

이처럼 그리퍼 로봇들은 기술을 통해 한계를 극복하며 발전하고 있다. 특히 최근에는 동물의 신체 기관을 본 따 보다 정밀한 임무도 수행하도록 진화하고 있다.

문어 다리 닮은 만능 그리퍼


문어의 빨판(왼쪽)과 같은 형태의 그리퍼. 한국기계연구원 제공

그리퍼가 사람의 손등에 흡착한 후 생긴 자국

흐물흐물한 문어의 다리를 본 적이 있는지? 자유자재로 움직이는 문어 다리에는 어디든 달라붙을 수 있는 빨판(낙지, 문어 등이 다른 동물이나 물체에 달라붙는 데 쓰는 기관)이 달려있다. 송성혁 한국기계연구원 첨단생산장비연구부 로봇메카트로닉스 연구실 선임연구원 연구진은 이 점을 활용해 어떤 모양의 물체든 쉽게 잡을 수 있는 ‘흡착(달라붙음)형 로봇 그리퍼’를 최근 개발했다.

그간 배달과 물류, 요식업(요리나 음식을 파는 영업) 등의 분야에서 활용된 서비스 로봇들은 어떤 물건을 집을 때 해당 물건이 어떤 모양인지에 따라 그리퍼 부분을 교체해 사용해야 하는 한계가 있었다. 그런데 한국기계연구원 연구진이 개발한 이 로봇은 그리퍼 부분이 자유자재로 변형이 가능해 이런 한계를 보완했다. 마치 문어가 다리로 물체를 감아 잡듯이 부드러운 그리퍼의 표면이 물체의 방향에 맞춰 변화해 물체를 감싸 안는 것. 이후 그리퍼 표면에 있는 구멍들이 마치 문어의 빨판처럼 물체를 강하게 빨아들여 꽉 움켜쥔다. 물체를 빨아들인 뒤에는 그리퍼 구조 자체가 단단하게 변하도록 설계됐다. 이 역시 물체를 잡은 뒤에 문어의 다리가 단단해지는 데서 따온 특성이다.

이번에 개발된 진공 방식의 흡착 그리퍼는 호떡 뒤집기, 붓글씨 쓰기, 백신 접종 등의 섬세하고 복잡한 작업도 할 수 있어 다양한 서비스에 활용될 전망이다.

코끼리 코처럼 유연하게

코끼리 코에서 영감을 얻은 그리퍼가 동그란 대리석 공을 옮기고 있다. 독일 튀빙겐대 제공

그리퍼가 물건을 감고 있는 모습. CNET 홈페이지 캡처

“코끼리 아저씨는 코가 손이래∼♬”

이 노래 가사처럼 코끼리는 길고 유연한 코를 손처럼 활용해 먹이 등을 쉽게 잡는다. 독일 튀빙겐대와 그라츠공과대 연구진도 코끼리 코와 같이 잘 휘어지고 힘이 좋은 그리퍼 로봇을 개발했다.

3D(입체) 프린터를 활용해 만들 수 있는 이 그리퍼 로봇은 코끼리가 먹이를 집어 올리듯이 유연한 로봇팔로 둥근 모양의 구슬을 잡아 긴 막대 위에 올려놓는 세밀한 동작도 가능하다. 연구진은 균일한 모듈(기계장치의 각 부분)을 탑처럼 층층이 쌓아 로봇팔의 구조를 만들어냈다. 모듈은 최대 10개까지도 연결해 쌓는 것이 가능한데, 이 모듈 구조가 코끼리의 코처럼 휘어지고 늘어나는 것이다.

호주 뉴사우스웨일즈대 연구진 역시 코끼리 코에서 아이디어를 얻어 물건을 돌돌 꼬아 잡는 소프트 그리퍼를 개발했다. 코끼리의 코는 단단하고 무거운 뼈가 없지만 스프링처럼 휘어져 무거운 물체도 들어올릴 수 있다. 이 특성을 활용해 물체를 감아 들어 올리는 그리퍼를 제작한 것. 연구진은 면 원단을 사용해 무게 8.2g에 불과한 그리퍼를 제작했는데, 이 그리퍼는 1.8㎏의 물건을 잡아 올리는 것이 가능하다. 드라이버, 오이, 포도 등 다양한 물체를 잡을 수 있다. 유연하게 휘어지는 특성과 가벼운 무게 덕분에 좁은 구멍 안에 들어있는 물체를 꺼내는 등 사람의 손길이 닿기 어려운 공간에서도 임무를 수행할 수 있다.

▶어린이동아 권세희 기자 ksh0710@donga.com

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