단일 모터로 구현한 단순한 구조의 벌레 로봇

동물의 움직임을 응용하여 만든 로봇은 그다지 새로울 것이 없다. 그 동안 많은 로봇들이 동물의 세계에서 영감을 받아 만들어졌고 소개되어 왔기 때문이다. 벼룩처럼 점프하는 로봇, 벌레처럼 기어가는 로봇, 수영하는 로봇, 그리고 새처럼 날아가는 것까지 다양하다. 최근 이스라엘의 한 연구팀은 뱀의 움직임으로부터 영감을 얻어 기어가는 로봇을 만들었는데, 가장 큰 특징은 세계 최초로 단일 모터로 웨이브 운동을 구현한 로봇이라는 점이다.

이 로봇은 바이오인스파이어드 메디컬 로보틱스 연구소의 학생팀과 기계공학부의 데이비드 자로욱 박사가 개발했다. 원래 이 디자인은 장 속에서 스스로 기어 갈 수 있는 내시경을 만들고자 시작되었다. 그러다 최근 지속적으로 나아가는 웨이브를 만들어내는 디자인을 고안하게 되었다. 이 특이한 움직임의 핵심은 나선형의 막대기(헬릭스 스파인)로 3D 프린트로 제작된 칸막이에 연결되어 있다. 단일 모터가 작동하면 나선형 막대기를 돌려 지속적인 웨이브 모션을 만들어내며 바닥에 닿을 때마다 전/후로 움직일 수 있게 되는 것이다.

다이나믹한 움직임 덕분에 이 로봇은 다양한 표면, 예를 들면 모래, 잔디, 또는 자갈 같은 어떠한 곳에서도 작동할 수 있으며 또한 장애물을 넘고 터널을 통과할 수 있다고 알려졌다. 웨이브 모션을 만들어내는 몸체는 바퀴가 달린 머리와 연결되어 방향을 잡을 수 있다. 또한, 방수로 제작된 모델도 있어 초당 6cm의 속도로 헤엄칠 수 있다.

이 로봇의 최고 속도는 초당 57cm로 꽤 빠른 속도로 움직일 수 있다. 로봇의 속도는 웨이브의 속도, 길이, 두께 그리고 웨이브의 확대 등을 통해 만들어낸다. 그리고 심지어 웨이브의 속도보다 로봇이 더 빠르게 갈 수 있다는 사실도 실험에서 발견했다고 전해진다.

웨이브 모션 메카니즘은 사이즈별로 구현될 수 있다. 사이즈를 크게 만들면 수색/구조 임무를 맡는 로봇으로 만들 수 있고, 반대로 작게 줄이면 의료용 로봇이 될 수 있는 것이다. 특히, 이 로봇 메카니즘은 향후에는 지름 1cm 이하로 작게 만들어 의료용으로 사용이 가능하도록 할 계획이다. 이것이 가능한 이유는 단일 모터를 사용한 단순한 설계 덕분이다. 또한, 보다 확장된 큰 버전을 만들 예정인데, 두 개의 로봇을 U자형 관절로 연결하여 현재의 조향용 바퀴를 대체할 수도 있을 것으로 기대된다.