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축구 경기를 보면 선수들이 서로 부딪혀 넘어지고, 태클에 걸려 바닥을 구르는 위험한 장면이 많다. 신기하게도 그렇게 넘어지고 금새 툭툭 털고 일어난다. 인간은 본능적으로 몸을 다치지 않도록 ‘잘 넘어지기’ 때문이다.

칠레의 칠레대 기계공학과 자비에르 루이스 델 솔라 교수팀은 축구를 하는 인간형 로봇이 인간처럼 부드럽게 넘어지는 기술을 연구했다. 로봇도 인간처럼 넘어질 때 충격을 최소화할 수 있도록 프로그래밍한 것이다.

연구 결과는 로봇공학 분야의 저명한 국제 저널인 ‘로봇공학과 자율시스템’ 3월호에 실렸다. 기존의 로봇은 넘어질 때 자신을 방어하려고 하지 않았다. 게다가 센서가 땅의 경사를 감지하기 전까지는 울퉁불퉁한 땅에서도 평지에서처럼 움직여 쉽게 넘어졌다.

루이스 교수팀은 로봇이 최대한 ‘잘 넘어지는’ 방법을 찾기 위해 넘어질 때 로봇이 받는 총 충격량을 계산하는 방정식을 만들었다. 로봇이 바닥에 부딪힐 때 로봇의 관절이나 카메라 등 주요 부위가 받는 힘과 토크(회전력), 충돌 속도 등을 방정식의 변수로 계산했다. 그 뒤 연구팀은 총 충격량 값을 최소화시키는 동작을 연구했다.

그 결과 연구팀은 ‘잘 넘어지는’ 방법 두가지를 찾아냈다. 첫 번째는 로봇이 넘어지는 순간 다리가 접히도록 설계해 로봇의 무게중심을 낮추는 방법이다. 이 방법을 로봇축구대회에 출전했던 ‘UCH H1’ 로봇에 적용해본 결과 로봇이 바닥에 머리를 부딪히는 횟수가 크게 줄었고 로봇에 가해지는 총 충격량도 훨씬 적은 것으로 드러났다.

두 번째 방법은 로봇이 넘어질 때 바닥과 로봇의 접촉면적을 넓혀 부딪힐 때의 충격을 몸 전체로 분산시키는 방법이다. 이 방법 덕분에 충격이 특정 부분에 집중돼 그 부분이 아예 망가져 버리는 문제를 해결할 수 있었다.

연구팀은 6~7월 두 달에 걸쳐 열리는 로보컵 대회에 안전하게 넘어지는 기술이 가미된 새로운 로봇을 출전시켜 실전에서 경기력을 시험해 볼 예정이다. 이 기술은 로봇축구 외에도 다양하게 쓰일 수 있다.

특히 노인이나 장애인처럼 다리가 불편한 사람들에게 인간의 다리와 유사한 로봇 다리를 제공하는 데 활용될 수 있다. 잘 넘어지는 기술이 사람을 일으키는 데 쓰이는 셈이다.