장애물을 통과하기 위하여 유선형의 몸체를 이용하는 바퀴벌레 로봇

연구팀이 개발한 달리는 로봇은 자연계의 원반형 바퀴벌레가 가지는 특징적인 둥근 껍질을 가지고 있다.

미국 캘리포니아 대 버클리 캠퍼스(University of California, Berkeley)의 연구자들이 빽빽하고 어수선한 환경을 통과하기 위해 자신의 몸체 형상을 이용할 수 있는 로봇을 만들고자 자연계의 바퀴벌레로부터 영감을 얻었다.
연구팀이 개발한 달리는 로봇은 자연계의 원반형 바퀴벌레(Discoid Cockroach)가 가지는 특징적인 둥근 껍질을 갖추고 있으며, 추가적인 센서나 모터 없이 풀과 같은 수직 기둥 장애물 사이의 공간을 통과하기 위해 횡전(Roll: 항공기의 무게 중심에서 기수와 꼬리 부분을 잇는 전후방향의 세로축에 대해 회전하는 항공기의 공중 동작) 동작을 수행할 수 있다. 이러한 로봇은 환경 감시에서부터 구조 및 탐색 작업에 이르기까지 다양한 상황에서 사용되는 미래의 지상 로봇 설계에 영감을 제시할 수 있다.
현재 많은 지상 로봇들이 장애물을 피하며 다양한 작업을 수행할 목적으로 개발되고 있지만, 장애물을 통과하도록 설계된 로봇은 드물다. 발표된 논문의 주 저자인 미국 캘리포니아 대 버클리 캠퍼스의 첸 리(Chen Li)는 “대부분의 로봇 공학 연구는 장애물을 피하며 문제를 해결하려고 한다. 이러한 방법은 환경에 대한 지도를 만드는 센서와 장애물을 우회하는 경로를 계획하는 알고리즘에 크게 의존한다”며, “그러나 지형이 빽빽하고 혼잡한 경우, 특히 장애물 사이의 간격이 로봇의 크기와 비슷하거나 심지어 더 작은 경우 이러한 접근 방법은 명확한 경로를 찾을 수 없기 때문에 문제가 생기게 된다”고 덧붙였다.
연구팀은 바퀴벌레를 조사한 후에 6개의 다리를 가지는 소형의 직사각형 로봇을 만들어 시험했으며, 이 로봇이 유사한 장애물 코스를 통과할 수 있는지를 관찰했다. 로봇이 직사각형의 몸통을 가지는 경우에는 풀과 같은 수직 기둥을 거의 통과하지 못했으며, 종종 장애물과 충돌했고 장애물 속에 갇혀 빠져나가지 못했다. 하지만 바퀴벌레에서 영감을 얻은 둥근 껍질을 갖춘 경우 실제 바퀴벌레와 유사한 횡전 동작을 이용해 장애물 코스를 훨씬 더 높은 확률로 통과했다. 이러한 적응 행동은 로봇 프로그램에 대한 어떠한 변화도 없이 일어났다.