사람들은 평균대처럼 높고 좁은 곳을 걸을 때는 누가 가르쳐주지 않아도 양팔을 벌려 균형을 잡는다. 이는 어른은 물론 아이들까지 마찬가지다. 몸이 왼편으로 기우는 것 같으면 고개는 오른편으로, 오른팔은 위를 향한다.

외줄타기 서커스에서도 마찬가지다. 곡예사는 긴 막대를 들고 가면서 고개와 막대를 서로 마주 보는 방향으로 기울인다. 최근 미국 연구진은 도마뱀이 꼬리와 상체를 기울여 균형을 잡는 원리를 응용해 안정적인 자동차 로봇을 만드는데 성공했다.

미국 버클리 캘리포니아대 로버트 풀 교수팀은 초고속카메라를 이용해 게코도마뱀이 뛰어오를 때 꼬리와 상체가 어떻게 움직이는지를 분석했다. 도마뱀은 앞에 놓인 장애물의 각도가 클수록 꼬리를 등 쪽으로 많이 굽혔으며, 고개 역시 등 쪽을 향했다(동영상 1).

연구팀은 이 원리를 이용해 자동차 로봇에 꼬리를 단 뒤 점프대 위에 놓았다. 로봇에는 각도와 방향을 유지하는 자이로스코프 센서가 내장돼 있었다. 점프대를 떠난 로봇은 꼬리가 들리면서 뒷바퀴부터 안정하게 착지했다. 꼬리를 제거한 로봇은 점프대를 떠난 뒤 앞부분부터 떨어져 바닥과 충돌했다(동영상 2).

울퉁불퉁한 장애물을 넘을 때도 꼬리의 역할은 결정적이다. 로봇이 장애물을 넘는 순간 꼬리와 로봇의 앞부분이 아래를 향하면서 장애물을 안정적으로 넘었다. 센서 없이 꼬리만 있더라도 60° 정도의 장애물은 넘을 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 하지만 꼬리가 없는 로봇은 장애물을 넘다가 앞부분이 위로 들리면서 전복되고 말았다(동영상 3).

풀 교수는 “과거 벨로키랍토르와 같은 소형 공룡은 꼬리를 이용해 점프나 급격한 방향 전환을 할 수 있었을 것”이라며 “이 원리를 탐사나 구조를 위한 로봇에 적용하면 험한 지형에도 안정적으로 작동할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구결과는 ‘네이처’ 5일자에 발표됐다.

이재웅 기자 ilju2@donga.com