훼스토가 선보이는 로봇의 생체모사
경량·소형·통합기술의 집적 BionicOpter

훼스토의 BLN이 낳은 또 다른 역작 ‘BionicOpter’
매년 BNL(Bionic Learning Network)를 통해 로봇 업계의 관심을 집중시키는 훼스토가 올해에도 역시 생체를 사실적으로 묘사한 로봇을 선보였다.
이번에 발표한 훼스토의 ‘BionicOpter’는 잠자리를 본 뜬 모양으로, 훼스토 기술력이 고도로 집적된 초경량 비행로봇이다.
두 쌍의 날개를 독립적으로 움직일 수 있는 잠자리는 공중에서 모든 방향으로 움직일 수 있고, 날갯짓 없이 활강이 가능하며 공중에 부유해 있을 수도 있다. 또한 갑작스러운 회전, 신속한 가속뿐만 아니라 후방 비행까지 가능하다.
훼스토의 BionicOpter는 초경량 인텔리전스 디자인이 적용된 비행로봇으로, 날갯짓의 빈도 및 크기와 개별 날개의 수평각도 조절이 가능해 공간 위에서 어느 곳으로든 진행하는 방향과 속도 및 가속도를 제어할 수 있다. 또한 고도로 집적된 지능적인 메커니즘은 실내외를 막론하고 진동이 보정된 안정적인 비행을 보장한다.

175g 경량 로봇 속의 완벽한 기술 집약
BionicOpter는 잠자리 특유의 비행 동작을 구현하기 위해 초경량 구조에 다양한 기능들을 집적했다. 통신, 개/폐루프 제어 시스템을 비롯해 센서, 구동부 및 기계 부품들을 매우 좁은 공간에 통합했으며, 이 로봇부품들은 각각 상호유기적으로 연결되어 있다.
한편으로는 모든 부품의 초경량화를 실현한 점 역시 주목할 부분이다. 70㎝의 날개 폭과 48㎝의 몸통 길이를 지닌 BionicOpter의 중량은 175g이다.
로봇의 날개는 탄소 섬유로 된 프레임과 얇은 막으로 구성되어 있으며, 몸통은 유연한 폴리아미드 및 터폴리머로 이루어져 있다. 이로 인해 BionicOpter는 유연하면서도 초경량화를 실현했다. 한편 배터리, 9개의 서보모터 및 고성능 ARM 프로세서 기반의 마이크로 컨트롤러 등도 센서 및 무선모듈과 마찬가지로 몸통 내부의 협소한 공간에 집적/통합됐다.
 

간단한 조작으로 고도의 비행능력 구현
BionicOpter는 상하좌우전후 모든 방향으로의 비행이 가능하며, 헬리콥터처럼 공중에서 정지 상태를 유지할 수도 있다. BionicOpter와 잠자리/헬리콥터와의 차이점은 이 로봇의 경우 전진하기 위해 동체를 앞으로 기울일 필요가 없으며, 이는 글라이더와 동일하게 공중에 뜨는 동작뿐만 아니라 수평 비행도 가능함을 의미한다.
더불어 고도로 집적화된 복잡한 시스템에도 불구하고 스마트폰을 이용해 쉽게 제어할 수 있다. 날갯짓의 빈도 및 크기, 각 날개의 수평각도 설정은 소프트웨어 및 전기 장치에 의해 제어되기 때문에 복잡한 모션 시퀀스를 꾸밀 필요 없이 단순 조종으로 로봇을 제어할 수 있다. 이 리모트 컨트롤러는 로봇에게 방향 및 속도 등 단순 신호를 전달하게 되며, 마이크로 컨트롤러는 미리 기록된 비행 정보 및 입력된 신호를 토대로 기계적으로 조절 가능한 모든 파라미터를 계산, 프로세서는 이 파라미터를 처리해 9개의 서보모터로 구동한다.

13개 자유도로 잠자리 완벽 재현
BionicOpter 몸통 하단에 있는 모터는 네 개의 날개가 일반 진동 주파수 15~20Hz 범위에서 구동할 수 있도록 구성되어 있고(1자유도), 개별 날개의 수평 각도를 90°까지 조정해주기 위한 4자유도 및 날갯짓의 크기를 제어하는 날개관절부의 4자유도, 머리와 꼬리 동작을 결정하는 형상 기억 합금인 니티놀 와이어를 통한 4자유도가 존재해 총 13자유도를 구현했다.
아울러 동작 안정성을 위해 비행 중 각 날개의 위치 및 수평각도의 지속적인 실시간 기록과 분석이 가능한 점도 특징이다.

훼스토의 CPX 플랫폼이기에 가능하다
BionicOpter를 통해 훼스토는 고도로 집적된 기능 통합화 및 소형화가 어떻게 실현되는지를 보여준다. 또한 원격으로 제어되는 잠자리의 생체 공학적 모델인 BionicOpter는 무선으로 이뤄지는 실시간 통신, 끊임없이 이뤄지는 정보교환을 통한 피드백 시스템, 다양한 센서의 조합/분석뿐만 아니라 복잡한 주변 상황과 위험 상태의 인지까지 가능할 수 있었던 근간은 통합 자동화 플랫폼 CPX이다.
또한 밸브 터미널용 전기 터미널 CPX는 필드 제어 레벨과 마스터 제어 레벨 사이를 연결하는 그 이상의 기능을 수행하고, 작동상태를 모니터링하기 위한 진단 기능을 제공하며, 각각의 개별 모듈들의 조합을 통해 전기 드라이브의 작동을 위한 모션 컨트롤러와 공압 실린더의 작동을 위한 모듈형 밸브 터미널 MPA, VTSA 등을 통합한다.   

                
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