도마뱀의 충돌 착륙 능력이 로봇공학에 활용될 수 있다

캘리포니아 대학교 버클리와 스투트가르트의 마克斯 플랑크 지능 시스템 연구소의 연구자들은 도마뱀이 어떻게 꼬리를 이용하여 공중에서 기동하는지 보여주었다. 이 능력은 도마뱀이 발을 놓치고 떨어질 때 자신을 바로잡을 수 있게 해주며, 또한 도마뱀이 수면 위를 건너뛰는 것을 도와준다.

이 발견은 이번 주에 네이처 저널 커뮤니케이션 바이올로지에 발표될 예정이다.

이 기술은 로봇공학에서 매우 유용하며, 이미 도마뱀과 같은 로봇에 적용되고 있다.

도마뱀에 대한 놀라운 발견

로버트 풀은 캘리포니아 대학교 버클리의 통합 생물학 교수이며, 아드리아 유수피는 마克斯 플랑크 지능 시스템 연구소의 교수이자 전 버클리 박사 과정 학생이다. 두 사람은 도마뱀이 어떻게 꼬리를 이용하여 나무에 충돌했을 때 회복하는지에 대한 중요한 발견을 했다.

도마뱀은 머리부터 충돌하는 경우가 많으며, 유수피는 고속 카메라를 이용하여 이를 기록했다.

“우림의 도마뱀을 관찰하는 것은 매우 흥미로웠다. 도마뱀은 점프하기 전에 머리를 위아래로, 좌우로 움직여서 착륙 지점을 예측하는 것처럼 보였다.” 유수피는 말했다.

비디오는 도마뱀이 나무에 충돌했을 때, 도마뱀이 발을 이용하여 나무를 잡고, 꼬리를 이용하여 뒤로 넘어지는 것을 방지한다는 것을 보여준다.

“도마뱀은 충돌했을 때, 머리와 어깨를 이용하여 반동을 이용한다. 도마뱀은 꼬리를 이용하여 나무에 밀착하여 뒤로 넘어지는 것을 방지한다.” 유수피는 말했다.

과학자들은 다른 작은 동물들도 이러한 기술을 사용할 수 있을 것이라고 말했다.

“이 기술은 로봇공학에서 매우 유용하다. 특히, 수직 표면에 착륙하는 드론과 같은 로봇에서 유용할 것이다.” 풀은 말했다.

연구자들은 이 행동을 수학적으로 모델링하고,軟체 로봇에서 재현했다.

“이 기술은 도마뱀이 어떻게 꼬리를 이용하여 회복하는지에 대한 중요한 발견이다. 이 기술은 로봇공학에서 매우 유용할 것이다.” 풀은 말했다.

“도마뱀은 꼬리를 이용하여 회복하는 것이 아니라, 꼬리를 이용하여 앞으로 나아가는 것이다. 이 기술은 로봇공학에서 매우 유용할 것이다.” 유수피는 말했다.

https://www.youtube.com/watch?v=LXRAWypJBPI&t=3s

로봇 제작

연구자들은軟체 로봇을 제작하기 위해, 카본 M2 3D 프린터를 이용하여 로봇의 부품을 제작했다. 로봇의 발에는 벨크로가 부착되어 있어서 접촉 시에 붙을 수 있었다. 로봇의 꼬리에는 앞쪽 다리가 표면에 닿았을 때, 아래로 밀어내는 메커니즘이 있었다.

꼬리가 있는 로봇은 경사로에서 착륙하는 데 성공했다. 자연에서, 꼬리가 있는 도마뱀은 수직 표면에 착륙하는 데 87%의 성공률을 보였다. 꼬리가 없는 로봇은 15%의 성공률을 보였지만, 새로운 꼬리가 있는 로봇은 55%의 성공률을 보였다.

연구자들은 로봇의 꼬리가 머리와 몸의 길이의 절반 정도인 경우, 거의 동일한 성공률을 보였다. 또한, 짧은 꼬리를 가진 로봇은 발을 이용하여 표면에 붙잡는 데 두 배의 힘을 필요로 했다.

연구팀은 도마뱀을 계속 연구하여 로봇공학에 적용할 수 있는 새로운 원리를 찾을 것이다.

“진화는 최적화와 완벽함이 아니라, 충분함에 관한 것이다. 충분한 해결책은 다양한 능력을 제공하여, 도전적인 환경에서 더 강력하게 만든다.” 풀은 말했다.

“작은 수목 동물들은明显한 비행 적응이 없지만, 공중 기동 능력이惊くほど 뛰어나다. 軟체 로봇의 물리적 모델은 이러한 着陸 解決方案의 제어를 해석하는 데 도움이 될 수 있다.” 유수피는 말했다.