https://youtu.be/ViYdvvCJXwQ

네리 옥스만(Neri Oxman)이 이끄는 MIT 내 매개물질그룹(Mediated Matter group, MMG)이 빠른 속도로 초강력 튜브형 구조를 세우는 로봇을 만들었다. 자신의 몸체 주변에 유리섬유 필라멘트를 감는 방식을 통해서다.

옥스만 팀이 이번에 개발한 디지털 제작시스템은 16개의 로봇과 로봇을 조종하는 한 개의 설계시스템으로 이루어져 있다.

16개의 로봇은 모두 동일하며 동시에 작동하는데, 유리섬유를 감는 시스템을 이용해 스스로 서 있을 수 있는 합성 튜브를 최대 4.5미터 높이까지 자동으로 쌓아 올릴 수 있다. 

로봇의 몸체는 팽창성 실리콘 박막으로 쌓여있다. 이 박막을 부풀려 기본 구조물에 자신을 고정시킬 수 있다.

일단 팽챙이 이루어지면, 유리섬유 실과 레진을 혼합한 물질이 바닥에 위치한 저장시스템에서 로봇 팔로 공급되고, 노즐에서 섞인 젖은 섬유물질을 몸체 주변에 감아 아주 단단한 외부 층을 만든다. 그런 다음 로봇은 스스로를 수축시켜 단단해진 섬유층에서 자신을 분리시킨 후 위로 이동해 동일한 과정을 반복해 가면서 튜브형 구조를 하나씩 세워간다.

각 마디는 길이 9cm에 지름 10cm 크기로, 위 아래가 서로 겹쳐지도록 해 전체 구조물을 이룬다.

로봇은 맞춤제작한 알고리즘이 정한 궤적을 따라 굴곡과 길이를 만들기 때문에 구조물 간 충돌이 발생하지 않는다. 굴곡은 직전 마디에 비례해 다음 마디의 경사를 주는 방식으로 조절된다.

연구팀은 메사추세츠주 캠브리지 야외에서 실시한 시연에서 12시간동안 4.5미터 높이의 구조물을 세웠다. 직조방식으로 이루어진 이 구조물은 7개월동안 그대로 유지될 수 있다.

옥스만은 섬유를 미래의 벽돌에 비유하면서, 앞으로 데이터전송 뿐 아니라 규모와 분야를 막론하고 섬유를 활용하게 될 날이 올 것이라고 말했다.

또 이번에 개발한 파이버봇(Fiberbot)의 경우는 유리섬유를 기본 구조물질로 선택해 실험했지만 앞으로 구조적으로 안정되면서도 친환경적인 천연유래 스마트 섬유를 이용하는 방안을 고려하고 있다고 밝혔다.  

파이버봇은 거미나 벌이 천연물질을 사용해 거대하고 튼튼한 구조물을 짓는 모습에서 영감을 받았다. 자연에서 찾아 볼 수 있는 가장 성공적인 유기체들은 대부분 무리를 지어 협력하며, 자연의 건축가들은 계층적 구조를 이용해 다양한 물질의 특성을 조절하고 최적화한다는 설명이다.

연구진은 이번에 선보인 협력방식의 제작시시템이 결국 효율적인 건축물 제작의 대안적 방법이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

각각의 튜브는 함께 모여 서로를 지지하는 트러스로 역할하거나 여러 로봇이 동시에 움직여 튜브를 엮는 방식으로 세움으로써 더 큰 규모의 구조물을 만들 수가 있다. 예를 들어, 튜브를 수평적으로 엇갈리게 짜면 다리 같은 구조물이 된다.

레이저와 카메라 같은 외부 센서를 부착하면 장애물이나 환경적 변수와 같은 외부 자극을 모니터해 실시간으로 반응할 수도 있다. 이 같은 센서기술이 개발되면 건설 경로를 미리 계획할 필요없이 파이버봇시스템을 이용해 외딴 지역에서도 특정 건축현장에 맞는 구조물을 완전 자동으로 만들 수 있게 된다. 예를 들어, 강한 바람이 부는 극한 환경에서는 로봇의 와인딩 패턴을 그에 맞춰 수정함으로써 더 두껍고 강한 합성 섬유를 감아올려 전체적으로 튼튼한 구조물을 만들 수 있다.

자료출처: www.dezeen.com