스스로 변형하는 오리가미 로봇

제이미 백(Jamie Paik)과 그녀의 팀은 종이접기에서 디자인 영감을 받아 "로보가미"를 만들었다: 매우 얇은 소재로 만들어진 접는 로봇으로 스스로 모양을 만들고 바꿀 수 있다. 이 강연과 기술 시연에서 백은 로보가미가 지구상(또는 우주)에서 다양한 임무를 달성하기 위해 어떻게 적응하는지를 보여주고, 로보가미가 구르거나 뛰고 새총처럼 튀어 나가는 것과 심지어 심장박동처럼 뛰는 것을 시연한다.

로봇 연구자로서
저는 많은 질문을 받습니다.

"언제쯤 로봇이
아침을 차려줄 때가 올까요?"

미래의 로봇은 더욱 인간을
닮아갈 것이라 예상됩니다.

저를 닮을 수도 있겠죠.

그래서 제 눈을 본뜬
눈을 만들어 봤고요.

제 시중을 들 만큼
정교한 손가락을 만들었습니다.

야구공을 잡고요.

이런 전통적인 로봇들은

일정한 수의 관절과 작동 장치로

만들어지고 기능을 하게 됩니다.

이것은 로봇의 기능과 형태가
구상 단계에서부터

이미 정해졌다는 것이죠.

그러니까 이 로봇 팔이
멋지게 송구를 할 수 있다 해도

심지어 삼각대를 맞히기까지 했지만

그렇다고 아침 식사까지
차려줄 수 있는 건 아니죠.

스크램블드 에그를
만들기에는 적합하지 않거든요.

제게 미래의 로봇공학에 대한
새로운 시각을 갖게 해준 것은

바로 트랜스포머입니다.

운전을 하고, 달리고, 날죠,

현재 하는 일이나
늘 변화하는 새로운 환경에 따라서요.

이것을 현실화하려면

로봇이 어떻게 만들어지는지에 대해
다시 생각해봐야 합니다.

다각형의 로봇 부품이 있습니다.

그 단순한 다각형으로

복잡한 다른 형태를 만들고

다양한 작업을 하는 새로운 형태의
로봇을 만든다 상상해보세요.

컴퓨터 그래픽이라면
새삼스러운 것도 없죠.

여태껏 그래왔고,
지금도 영화 제작에 사용됩니다.

하지만 물리적으로 작동하는
로봇을 만든다는 것은

완전히 다른 이야기죠.

완전히 새로운 패러다임입니다.

하지만 우리 모두 해본 적 있어요.

다들 종이비행기나 종이배,
종이학 만들어 보셨죠?

종이접기는 디자이너들에게
여러모로 유용한 플랫폼입니다.

종이 한 장으로
다양한 모양을 만들 수 있죠.

그리고 마음에 안 들면
펼쳤다 다시 접으면 돼요.

종이접기로 2차원의 평면에서
어떤 3차원 형태든지 만들 수 있어요.

수학적으로 증명된 사실입니다.

지능적인 종이가 있다고 상상해보세요.

언제든지 원하는 모양으로
스스로 접는 종이말이에요.

제가 연구 중인 게 바로 이겁니다.

저는 이렇게 접히는 로봇을

"로보가미"라고 불러요.

저희의 첫 로보가미입니다.

제가 약 10년 전에 만들었죠.

평평한 종이 형태의 로봇이

피라미드가 되고 다시 평평해졌다가

우주 왕복선으로 변합니다.

꽤 귀엽죠.

10년 후, 현재는 팀원이
스물 두 명인,

닌자 종이접기 로봇 연구원들과 함께

새로운 세대의 로보가미를 만들었습니다.

좀 더 효율적이고
그 이상의 것들을 합니다.

새로운 세대의 로보가미는
실제로 도움이 되기도 해요.

예를 들면, 이 로봇은 다양한 지형에서
스스로 길을 찾아갑니다.

딱딱하고 평평한 땅 위에서는
기어갑니다.

그리고 험난한 지형을 만나면

구르기 시작합니다.

움직임이 다르지만 같은 로봇이에요.

하지만 지형에 따라,

탑재된 작동 장치를
다르게 활성화합니다.

그리고 장애물을 만나면,
뛰어넘습니다.

다리에 저장된 에너지를 방출해

새총을 쏘듯 튀어 나가는 방식입니다.

체조도 할 수 있습니다.

야호.

(웃음)

전 한 대의 로보가미가 혼자
할 수 있는 것들을 보여드렸습니다.

그룹으로는 뭘 할 수 있을까요.

더 복잡한 일을 수행하기 위해
힘을 합칩니다.

적극적이든 소극적이든 각각의 부품을

조립해서 새로운 형태를
만들 수 있습니다.

그뿐만 아니라,
접히는 관절을 제어함으로써,

다양한 임무를 만들고
해결할 수 있습니다.

형태가 새로운 작업 공간을
만들어냅니다.

이번에 말씀드릴 것은,
조립이 가장 중요하다는 겁니다.

각기 다른 곳에 있는 로보가미들이
알아서 서로를 찾아가,

주변 환경이나 작업내용에 따라
조립되거나 분리되어야 합니다.

현재 가능한 일입니다.

그럼 그 다음은요?

상상해볼까요.

이 부품으로 우리가 얻을 수 있는

시뮬레이션입니다.

저희는 이렇게 네 다리로
기어 다니는 것을 만들기로 했습니다.

작은 강아지로 변하고
아장아장 걸어가죠.

같은 부품으로 다른 걸
할 수도 있어요.

매니퓰레이터는 전형적인 로봇 작업이죠.

물체를 들어 올릴 수 있습니다.

물론 부품을 추가해
다리를 더 길게 만들어

공격을 하기도 하고
더 크거나 작은 물체를 들 수 있어요.

아니면 팔을 더 달 수도 있죠.

하지만 로보가미에게는
정해진 모양도, 임무도 없습니다.

언제 어디서나 어떤 형태로든
변할 수 있습니다.

그럼, 어떻게 만들까요?

가장 어려운 기술을 요구했던 것은
로보가미를 아주 얇고,

유연하면서도,

기능을 잘하도록 하는 것이었죠.

로보가미는 여러 단계로 되어 있는데

회로, 모터, 정밀 제어 장치,
그리고 센서가

하나의 몸체 안에 다 들어있죠.

각각의 관절을 제어하면,

명령에 따라 이렇게 부드럽게

움직일 수 있습니다.

로보가미는 단순 작업을 수행하는
로봇이 아니라,

다중 작업에 최적화되어 있습니다.

우주에서뿐만 아니라

지구만의 혹독한 환경에 있어

이 점은 아주 중요합니다.

우주는 로보가미에게 최적의 환경입니다.

매 작업에 각각 로봇을
사용할 순 없어요.

우주에서 얼마나 많은 작업을
하게 될지 어떻게 알겠어요?

다중 작업을 위해 변형할 수 있는
하나의 로봇 플랫폼이 있어야 합니다.

작업을 수행하기 위해
여러 가지 일을 할 수 있는

얇은 로보가미 부품
한 세트가 필요합니다.

제 말을 그대로 받아들이진
말아 주세요.

왜냐하면 유럽 우주국과
스위스 우주 센터가

이 같은 개념을
후원하고 있기 때문입니다.

여기 여러 모습으로 변형된
로보가미들이 있습니다.

지상에서 미지의 땅을 탐사하고,

표층을 뚫기도 합니다.

단순히 탐사만 하는 것은 아닙니다.

우주 비행사는 추가적인
도움이 필요합니다.

왜냐하면 인턴들까지
위로 보낼 여유는 없거든요.

(웃음)

그들은 온갖 지루한 작업을 합니다.

단순할지 모르지만,

매우 긴밀한 상호작용을 합니다.

따라서 실험을 도와줄
로봇이 필요합니다.

의사소통을 보조하고

지상에서 그들의 또 다른 팔이 되어
여러 도구를 사용할 수 있죠.

그런데 우주 비행사들이
어떻게 로보가미를 조작할 수 있을까요?

만약 우주 정거장 바깥이라면요?

이 경우, 로보가미가
우주 폐기물을 잡고 있습니다.

눈으로 보며 로보가미를
조종할 수 있지만,

우주 비행사의 손으로 직접 전달되는

촉감이 있다면 더 좋을 겁니다.

필요한 건 재현된 촉감을

상호 연결해주는 촉각 장치입니다.

로보가미를 이용하면, 할 수 있습니다.

이건 세상에서 제일 작은
촉각 전달 장치로

촉감을 재현해 손가락
끝으로 느낄 수 있게 합니다.

로보가미를 미세하게 움직이거나

맨눈으로 보일 정도 단계까지
움직여 볼 수 있습니다.

이렇게 함으로써 알 수 있는 건

물체의 크기나,

곡면, 윤곽뿐 아니라,

경도와 질감도 느낄 수 있습니다.

알렉스의 엄지손가락 아래에
전달 장치가 있습니다.

VR 고글과 조종기를 함께 사용하면,

가상현실은 더 이상
가상이 아니게 됩니다.

실재하는 현실이 됩니다.

그가 보고 있는
파란 공, 빨간 공, 검은 공은

더 이상 색으로 구별되지 않습니다.

이제 파란 고무공, 빨간 스펀지공,
검은 당구공이 됩니다.

현재 가능한 일입니다.

보여드릴 게 있습니다.

이렇게 많은 대중 앞에서

직접 선보이는 것은 처음입니다.

그래서 잘 작동했으면 하네요.

지금 보시는 건 인체해부도와

로보가미의 촉각 전달 장치입니다.

재구성이 가능한 다른 로봇들과 같이,

여러 가지 작업을 처리합니다.

마우스 기능만 제공하는 게 아니라,

촉각을 전달하기도 합니다.

예를 들어, 아무것도 없는
하얀 배경이 있다고 하죠.

느낄 수 있는 물체가 없기 때문에,

전달 장치는 아주 유연합니다.

장치를 마우스처럼 이용해
피부와 팔근육 쪽으로,

이동합니다.

이제 이두근과 어깨를

느껴보시죠.

장치가 얼마나 뻣뻣해지는지
보이실 겁니다.

좀 더 살펴볼까요.

흉곽으로 이동합니다.

흉곽과 늑간 근육으로

위치하자마자,

부드럽거나 딱딱해집니다.

경도의 차이를 느낄 수 있어요.

믿으셔도 돼요.

그러니까 제 손가락 끝으로
전달되는 일종의 힘이

더 강해지는 거죠.

지금까지 움직이지 않는 것들의
표면만 느껴봤습니다.

만약 움직이는 물체라면 어떨까요?

고동치는 심장처럼요.

어떻게 느껴질까요?

(박수)

이건 여러분의 심장일 수도 있습니다.

온라인 쇼핑을 할 때 여러분의 주머니에

있을 수도 있고요.

이제 사려는 스웨터가
얼마나 부드러운지,

정말 캐시미어가 맞는지,

그 차이를 느껴볼 수 있고,

사고 싶은 베이글이 얼마나 딱딱한지,

바삭한지도 알 수 있죠.

현재 가능한 이야기입니다.

로봇 공학은 일상의 필요에 부응하도록
더욱 맞춤형, 적응형으로

발전하고 있습니다.

이 특별한 재구성 로봇은

우리의 필요를 충족시키기 위해
무형의 직관적 인터페이스를 제공하는

플랫폼입니다.

이 로봇들은 더 이상 영화 속의
캐릭터 같은 것이 아니라,

여러분이 원하는 대로 될 수 있습니다.

감사합니다.

(박수)