소형 정찰로봇의 도약 메커니즘 개발

Abstract

초창기의 로봇은 산업현장에서 인간을 대신하여 단순 작업이나 위험작업을 수행하기 위하여 개발되었다. 그러나 점차 산업이 발달하고 인간의 생활수준이 증대됨에 따라 로봇에 요구되는 기능은 다양해지고 그 응용분야는 점차 전문화 되어가고 있다. 산업용 로봇 기술은 이미 상당한 진척을 이루었고, 현재는 군사, 의학, 가정 등의 인간의 삶의 질을 높일 수 있는 비생산 분야에서까지 많은 발전을 이루고 있다. 군사 분야 중 정찰 분야는 전쟁의 승패를 좌우하는 핵심으로, 정보 획득을 위해 목표지형까지 이동 시 존재하는 수많은 위험요소와 정보 신뢰도의 중요성 문제로 근대전까지 대부분 인간에 의해서 수행되었다. 하지만 기술의 발달과 인간 존중의 정신이 확대됨에 따라 정찰활동을 위한 로봇 개발에 많은 역량이 집중되고 있다. 정찰 로봇은 세 가지 조건을 가져야 한다. 먼저 정찰로봇은 소형이어야 한다. 적으로부터 발견되지 않고 주변 지형을 이용하여 잘 숨을 수 있어야 할 뿐 아니라 노출되어 있어도 눈에 잘 띄지 않아야 한다. 또한 정찰로봇은 가볍고 단순한 구조여야 한다. 전장에서 병사 개인이 전투를 수행하기 위한 전투 하중은 수십 킬로그램에 달하므로 개인이 휴대할 정찰로봇은 가벼워야 하며 병사의 활동에 제한을 주지 않기 위해 휴대가 간편한 단순한 구조를 가져야 한다. 마지막으로 정찰로봇은 다양한 환경을 극복해야 한다. 정찰 로봇의 임무는 정보 획득이며 임무수행을 위해서는 목표한 지역까지 이동해야 한다. 전장에는 예상하지 못한 다양한 환경이 존재하므로 임무 완수를 위해 정찰 로봇은 이러한 험지를 극복할 수 있는 이동 메커니즘을 가지고 있어야 한다. 일반적으로 소형 로봇의 경우 질량이 작아 마찰력을 이용한 이동이 어려울 수 있으며, 특히 잔디와 같이 유연한 지형의 경우 지면과 충분한 마찰력을 얻지 못해 이동자체가 불가능할 수 있다. 하지만 로봇이 동일한 높이를 도약하기 위해 필요한 힘은 로봇 크기의 세제곱에 비례한다. 그러므로 작고 가벼운 로봇일수록 질량에 비례하는 마찰력을 이용한 이동방법보다 도약을 통한 이동이 효과적이다. 본 연구에서는 개구리의 뒷다리를 모방한 도약 메커니즘을 제안했다. 특히 모멘트를 줄이고 도약각을 조정하는 것에 초점을 맞추었으며 단순한 구조의 4절 링크를 이용, 커플러의 길이 조정만으로 도약각을 조정하였다.