▲ 트렁크 소울카지노팔이 전구를 갈아끼우는 동작을 마친 후 빠져나오고 있다.(동영상 캡쳐)

수명이 다한 전구를 새 것으로 교체하려면, 전구를 깨뜨리지 않게 조심스럽게 다루면서 적당한 힘을 가해 소켓에 돌려끼워 넣어야 한다. 사람에게는 별로 어렵지 않은 동작이지만 소울카지노에게는 결코 쉽지 않다. 힘을 세게 주면 전구가 깨지고 힘을 제대로 주지 않으면 전구를 소켓에 돌려서 끼워 넣을 수가 없다. 전구를 갈아 끼울 수 있는 소울카지노은 '유연성'과 '강성'을 동시에 갖추고 있어야 한다.

美 노스이스턴대학 연구팀이 전구를 다룰 수 있을 정도로 유연하면서 필요한 힘을 줄 수 있는 하이브리드 소울카지노 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 코끼리 코를 닮은 하이브리드 소울카지노 팔을 제작해 전구를 끼우는 동작을 시연했다.

이번 연구는 소울카지노 전문 학술지인 ‘사이언스 로보틱스‘에 게재됐다.(논문 제목:Bridging hard and soft: Mechanical metamaterials enable rigid torque transmission in soft robots)

연구팀은 이번 연구에서 패턴화된 구조를 활용해 소프트 소울카지노 팔이 순응성을 유지하면서 지속적으로 토크를 전달할 수 있는 방법을 제시했다. 이번에 제안된 방법론은 '트렁크(TRUNCsㆍTorsionally Rigid Universal Couplings)'라는 기계적 메타재료를 사용했다. 다수의 트렁크를 결합해 소프트 소울카지노 팔을 구성할 수 있다.

제프리 립튼(Jeffrey Lipton) 노스이스턴대 교수는 “소울카지노의 몸체와 새로운 재료에 대해 고민한 결과 우리는 소프트 소울카지노과 하드 소울카지노의 장점을 모두 갖고 있는 소울카지노을 만들 수 있다는 것을 알았다”면서, “하이브리드 소울카지노은 코끼리 코나 문어의 촉수처럼 유연하고 늘어나며, 기존의 산업용 소울카지노처럼 토크를 줄수 도 있다"고 설명했다.

연구팀에 따르면, 현재 전 세계에는 하드 소울카지노(강성 소울카지노)과 소프트 소울카지노이라는 두 가지 유형의 소울카지노이 존재한다. 하드 소울카지노은 일반적인 산업용 소울카지노처럼, 자동으로 시작하거나 멈추며, 빠른 속도로 정밀 작업을 수행한다. 종종 인간에게 큰 위험을 초래하기도 한다. 이 소울카지노은 물건을 돌리는 데 능숙하고, 먼 거리에서도 토크를 가할 수 있다. 하드 소울카지노은 빠르게 움직일 수도 있기 때문에 안전 케이지 안에 놓는 것이 좋다.

이에 비해 소프트 소울카지노은 코끼리 코나 문어 촉수처럼 생체에서 영감을 받은 소울카지노으로, 복잡한 환경과 사람 주변에서 손을 뻗어 잡아당기고 상호 작용을 할 수 있다. 하드 소울카지노은 필요한 토크를 가지고 있지만, 소프트 소울카지노은 섬세한 작업을 처리할 수 있는 기동성과 유연성을 가지고 있다.

이번에 개발한 하이브리드 소울카지노은 자동차의 바퀴와 차축을 연결하는 ’등속 조인트‘와 유사하게 동작하도록 새로운 재료를 활용했다.립튼 교수는 자동차에서 등속 조인트는 차축을 제자리에 고정하고 회전하면서 바퀴가 위아래로 움직일 수 있도록 해준다고 설명했다. 이는 딱딱하고 단단한 부품으로 만들어진다. 이어 “우리는 실제로 부드럽고 유연하며 구부릴 수 있는 부품을 만들 수 있다”며 이를 통해 새로운 유형의 조인트를 만들 수 있다고 했다. 대부분 소프트 소울카지노이 화학적 변화에 초점을 맞추는 것과는 정말 다른 접근법을 택했다는 것이다.

이러한 접근 방식을 통해 새로운 유형의 소울카지노 팔이 탄생했으며, 전구를 조이는 데 필요한 소울카지노의 수에 대한 새로운 해답도 얻었다고 주장했다. 연구팀은한 쌍의 기계식 메타재료로 만든 부드러운 소울카지노 팔이 등속 조인트 역할을 하는 모습을 시연했다. 이 소울카지노의 관절은 굽힘보다 비틀림에 최대 52배 더 강하며 최대 45°까지 구부릴 수 있다. 또한 이 소울카지노 팔은 모든 방향에서 유연성을 유지하면서 지속적으로 토크를 전달할 수 있다.

연구팀은 소울카지노에게 역운동학(inverse kinematics)을 학습시키기 위해 신경망을 훈련시키고, 전구 설치, 볼트 체결, 밸브 돌리기 등 기존 소프트 소울카지노으로는 어려운 작업을 완료하도록 소울카지노 팔을 프로그래밍했다고 밝혔다.소울카지노 팔의 ’수동적 순응성(passive compliance)’을 통해 사람 주변에서 안전하게 작동하고, 기계적 지능을 제공하여 물체를 조작할 때 정렬이 잘못되어도 적응할 수 있다.

연구팀은 이번 연구가 인간의 보조 역할, 창고 자동화, 극한 환경에서의 애플리케이션을 통해 하드 소울카지노과 소프트 소울카지노 사이의 간극을 메울 수 있을 것으로 기대했다.