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자유자재의 구체관절

원하는 위치에 고정되고, 다양한 각도에서 무게 지지해 의수족은 물론 로봇 등 다양한 분야에 적용할 수 있어

앨버타 대학에 근무했던 전직 화학자 워너 멀로는 테라스용 파라솔에서 영감을 얻어 새로운 구체관절(球體關節)을 개발했다. 테라스용 파라솔이 원하는 각도에 고정되지 않은 채 자꾸 쓰러지자 원래 달려 있던 구체관절을 자신이 직접 설계한 새로운 구체관절로 교체한 것.

그는 이 새로운 구체관절을 ‘로보플렉스’라고 이름 붙였으며 카메라용 삼각대, 평면 TV용 마운트, 테라스용 파라솔 등에 적용하기 위해 여러 회사들과 접촉 중이다.

사실 멀로가 개발한 구체관절 로보플렉스는 매우 다양한 곳에 적용할 수 있다. 자동으로 움직이게 만든 그의 구체관절은 우선 로봇 형태의 의수족을 연구하던 존스 홉킨스 대학 연구자들의 관심을 끌었다.

또한 폭탄제거 로봇을 연구하는 국방부 관리, 캐나다암의 새로운 모델을 설계하던 로봇공학자들의 관심도 끌었다. 캐나다암은 국제우주정거장(ISS)에서 쓰는 크레인 형태의 로봇 팔이다.

로보플렉스가 주목받는 것은 기존 구체관절의 문제를 대부분 해결했기 때문이다. 기존 구체관절은 쉽게 움직이는 반면 원하는 위치에 고정하려면 지속적인 힘을 가해야 한다. 팔을 쭉 뻗었을 때 이 상태를 유지하기 위해서는 팔 근육이 지속적인 힘을 가해야 하는 것과 같은 원리다. 이렇게 작동하기 위해서는 엄청난 에너지가 소모되고, 다양한 각도에서 무게를 지지하기 위해 커다란 관절부분이 여러 개 필요하다.

하지만 멀로의 해결책은 요철이 있는 티타늄 볼을 넣는 것이다. 이 티타늄 볼은 스테인리스 스틸로 된 핀이 내장된 소켓 안에서 자유롭게 움직인다. 하지만 소켓 안의 핀이 튀어나오면 티타늄 볼의 요철과 맞물리면서 단단히 고정된다. 이 구체관절이 들어간 인공 손목의 경우 관절을 고정시키기 위해 추가적인 에너지가 소모되지 않으면서도 최대 225kg까지 버틸 수 있다.

■ How it works



회전하기

티타늄 볼[A]은 스테인리스 스틸 핀[B]이 수축된 상태에서는 자유롭게 돌아간다.

고정하기

자동 또는 수동식 스위치 조작으로 스틸 핀이 튀어나오면 티타늄 볼의 요철 부분과 맞물리며 원하는 각도로 고정된다.

견뎌내기

이 구체관절은 최대 225kg의 하중을 견딜 수 있다.
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