물위를 뛰는 로봇(Water runner robot)? A robot inspired by Jesus Lizard!

내 블로그에 EBS에서 방영한 다큐멘터리중 하나를 소개한 글이 있다.(http://abipictures.tistory.com/609) 이 다큐를 보고 딱 떠오르는 것이, 이 동물을 모방한 로봇이 있을까? 였다. 분명! 이 신기한 동물의 능력을 실제로 구현하고자 하는 연구자는 있지 않을까 하는 생각은 들어서 찾아봤다.




국내에서는 biomimetics 또는 bio-inspired robot에 대해서는 유명한 연구가가 있는지 모르겠다. 뉴스검색을 해보니 KIST에서 2007년 9월 이탈리아 고등과학원과 함께 생체모방로봇을 연구하는 국제공동연구실을 만들었다는 이야기도 있고, 생산기술연구원에서도 최근 천안함사고나 4대강사업과 맞물려 뜬 물고기로봇또한 생체모방로봇이라고 볼 수 있겠다. 몇년간 로봇분야에서 일하면서 사람들의 입에 오르내릴만큼 가시적인 연구물을 만들어낸 사람은 없는것 같다. 물고기 로봇은 워낙 세계적으로 많이 만들어지고 소개도 되어진터라, 가시적이지만 놀랍지는 않다. 2006년인가? 2007년인가 포항에서 열린 지능로봇대회에서도 학생들이 만든 로봇을 전시하고 소개하는 부스가 있었는데, 싱가폴인가 중국인가 어느팀이 이 물고기로봇을 만들어서 전시해 놓은것을 본 기억도 난다.. 순수 학생 창작품이었던걸로 기억하는데... 어쨋든, 국내에서는 이 분야를 연구하는 것이 뭐랄까.. 익숙한것은 아닌것 같다.


일단, Basilisk에 아이디어를 얻어서 모방한 로봇들이 있는지를 우선 찾아봤다. 2006년도에 카네기멜론(CMU)대에서 이 로봇을 개발했다는 뉴스를 찾았다.(http://www.pittsburghlive.com/x/pittsburghtrib/s_440639.html)

Basilisk를 모방한 로봇을 CMU에서 개발했다는 기사

CMU에서 개발한 로봇의 Prototype

그당시 CMU의 NanoRobotics Lab.의 assistant professor인 Metin Sitti가 그당시 박사과정 학생이었던 Steven Floyd와 Terence Keegan과 함께 이 로봇을 개발했다고 전한다. 2004년도에 하버드대의 biologist들은 이 Basilisk 도마뱀이 물에 빠지지 않고 물위를 달리려면 최소 1.5m/s으로 달려야 하고, 사람으로 치면 65mile/h 즉, 거의 105km/s으로 물위를 달려야 물에 빠지지 않고 달릴수 있다고 한다.

이 로봇은 2006년도에 중국 베이징에서 열린 국제 IEEE/RSJ Intelligent Robotics System Conference에 이 로봇의 연구내용을 공개했다. (논문 원문 다운로드 : http://www.societyofrobots.com/robottheory/jesus_lizard_robot_paper.pdf) 혹시나 이런 연구에 관심이 있다면, 이 논문의 Reference를 참조하는게 도움이 될 것같다.

[4]번 논문 다운로드 :

Three-dimensional_hindlimb_kinematics_of_water_running_in_t.pdf

이 로봇을 개발한 Nano Robotics연구실 홈페이지를 가보면 좀더 구체적인 자료를 얻을 수 있다.
* CMU Nano Robotics Lab. : http://nanolab.me.cmu.edu/

그들이 개발한 로봇의 동영상이다. 몇년전에 개발한 로봇이고 Prototype이다보니, 그냥 로봇이다라는 느낌보다 장난감같다라는 느낌이다.


그런데, 연구실 홈페이지에서 이 로봇을 연구하는 학생중에 한국 유학생이 있는것도 봤다. Former Member로 Hyun Soo, Park이라는 분이 최근까지 연구를 하셨던 모양이다. 2009년까지 논문을 낸것을 보면.. 이 로봇과 관련된 publication는 아래와 같다. (내일 다운 받아봐야 겠다.)

1. S. Floyd, T. Keegan, and M. Sitti, "A Novel Water Running Robot Inspired by Basilisk Lizards," Proc. IEEE/RSJ Intelligent Robot Systems Conference, pp. 5430-36, Beijing, China, Oct. 2006.
2. Floyd, S., Adilak, S., Ramirez, S., Rogman, R., Sitti, M., "Performance of Different Foot Designs for a Water Running Robot," IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, 2008.
3. Park, H., Floyd, S., Sitti, M., "Dynamic Modeling of a Basilisk Lizard Inspired Legged Robot Running on Water," Adaptive Motion of Animals and Machines, 2008.
4. Floyd, S., Sitti, M., "Design and Development of the Lifting and Propulsion Mechanism for a Biologically Inspired Water Runner Robot," IEEE Transactions on Robotics, Vol. 24, No. 3, 2008.
5. H. S. Park, S. Floyd, and M. Sitti, ''Dynamic Modeling and Analysis of Pitch Motion of a Basilisk Lizard Inspired Quadruped Robot Running on Water,'' IEEE Conf. on Robotics and Automation, Kobe, Japan, 2009. [link]
6. H. S. Park and M. Sitti, ''Compliant Footpad Design Analysis for a Bio-Inspired Quadruped Amphibious Robot,'' IEEE/RSJ Int. Conf. Robots and Intelligent Systems, St. Louis, USA, 2009.


하버드대학에서 이 Basilisk의 운동을 분석하기 위한 슬로우모션 영상이 있다. 이 연구결과를 로봇에 응용하여 개발했다고 한다.

Basilisk는 새끼일때는 몸무게가 2g밖에 나가질 않고, 완전히 다 자란다고 해도 200g내외라고 한다. 그리고, 다리의 모션은 아래 사진의 빨간 궤적처럼 움직인다. 이 궤적을 따라 다리의 끝이 이동을 하게 되는데, 이것이 대략 5~10Hz로 운동한다고 한다.

이런 원리에 의해서 로봇이 개발되는데, 간략하게나마 로봇 개발에 대한 내용을 보려면 이 사이트(http://www.societyofrobots.com/robot_jesus_lizard.shtml)를 방문해보면 된다. 로봇의 Version별 동영상도 링크되어 있고, 간략하게 버젼별 특징도 소개하고 있다.

독특한 기능을 가진 동물의 모션을 모방하여 로봇을 개발하는 그 자체가 연구의 가치가 있는가? 라는 물음에 선뜻 대답하기는 어려울지 모른다. 아이디어를 얻어서 단기의 목표를 가지고 연구를 수행할 수는 있어도, 그 연구의 궁극적 목적, 목표는 불분명하다. 딱히 이런 로봇을 개발하면 어디에 좋다라고 단정을 짓기가 힘들기 때문이다. Basilisk처럼 물위를 뛰는 로봇을 완전히 개발한 후에, 그 다음의 목표를 세우기가 참 어려울것 같다라는 것이다. 왜냐하면, 수백만년동안 진화해온 자연의 일부를 사람이 단 몇년만에 인공적으로 재현을 했으니, 이제는 모방의 단계가 끝난것이 아닌가 하는 생각때문이다..

하지만, 생체모방이 단순 모방에서 끝난다면 의미가 없겠지만, 모방의 다음 과제인 응용이라는 좀더 구체적인 창조적 작업이 뒤따라서 그것이 실생활에 적용될 가능성을 높여주는 것이 생체모방의 궁극적 목적이자 목표가 아닐까 한다. 생체모방로봇 또한 자연의 현상을 과학적으로 증명하거나 이미 증명된 사실을 기반으로, 실생활에 적용될 가능성을 높여주는 작업의 예라고 보면 맞을듯 하다. 그것이 실제로 쓸모가 있을지 없을지는 모르겠지만.....