미래를 달리는 로봇(KAIST SCIENCE 1)

KAIST SCIENCE 시리즈,

세상에 첫발을 내딛다



KAIST 과학영재교육연구원의 온라인교육을 바탕으로 구성된 KAIST SCIENCE 시리즈가 출간되었다. KAIST 과학영재교육연구원의 온라인교육 프로그램은 과학, 수학 및 소프트웨어(SW) 분야에 높은 관심과 흥미를 가진 초?중?고등학생을 위한 프로젝트로, 학생들의 수학.과학 사고력 및 자기주도학습 역량과 문제해결력을 키워 준다.

KAIST SCIENCE 시리즈는 이 온라인교육의 핵심 내용을 학생들이 쉽고 재미있게 읽을 수 있도록 재구성했다. 또 풍부한 사진과 함께 읽을거리와 생각할 거리를 추가했다. 독자들은 이 시리즈를 통해 생활 속 다양한 과학 이슈를 접하면서 관심 있는 과학 주제를 탐색하고 과학에 대한 흥미를 발견할 수 있을 것이다.



KAIST SCIENCE 시리즈의 시작,

미래를 달리는 로봇!



"아이언맨처럼 하늘을 날고 빠르게 달리는 로봇은 언제 나올까?"



영화 <어벤저스>나 <트랜스포머>를 보며 사람들은 아이언맨 같은 로봇과 함께할 날을 꿈꾼다. 하지만 지금까지 개발된 보행 로봇들은 아직 걸음 속도가 느리고 울퉁불퉁한 곳에서는 중심을 잃는 모습도 보인다. 로봇공학자들은 이런 기술적 한계를 극복하기 위해 상대적으로 높은 수준의 '달리는 로봇'을 개발하기 시작했다. 그리고 로봇덕후라 불리는 이 책의 저자 박종원 박사는 KAIST 박사 과정 중 세계에서 가장 빠른 로봇 '랩터'를 개발했다.

이후 박종원 박사는 KAIST 과학영재교육연구원에서 '세상에서 가장 빠른 로봇'이라는 주제로 초·중·고등학생 대상 강연을 했다. 박종원 박사의 쉽고 재미있는 강연은 학생들 사이에서 큰 인기를 얻었고, KAIST 과학영재교육연구원에서는 이를 온라인 콘텐츠로 개발했다. 《미래를 달리는 로봇》은 이 로봇 콘텐츠를 바탕으로 만든 책이다. 이 책에서 다루는 주요 내용은 다음과 같다.



+ 로봇의 정의와 역사, 다양한 종류의 로봇 등 로봇과 관련한 전반적인 내용을 소개한다.

+ 로봇이 움직일 수 있게 하는 기본적인 구성 요소를 사람의 신체 구조와 비교하며 설명한다.

+ 로봇이 걷고 달릴 때 작용하는 다양한 과학 원리를 살펴본다.

+ 동물을 모방한 다양한 로봇과 함께 특히 빨리 달리는 동물을 모방한 로봇들을 살펴본다.



뿐만 아니라 각 장마다 '쇼 미 더 로봇'이라는 읽을거리를 제공해 독자들이 로봇과 관련한 다양한 이슈들을 접할 수 있게 한다. 또 '생각 더하기'를 통해 책을 읽고 얻은 지식을 다양한 상황에 적용하며 능동적으로 생각해 볼 수 있는 기회를 준다. 다소 어려운 과학 원리는 '로봇 박사의 비밀 노트'를 통해 이해하기 쉽게 설명한다. 특히 박종원 박사는 '세상에서 가장 빠른 로봇을 만든 로봇 박사 이야기'를 통해 자신이 실제 랩터를 개발했던 과정을 생생하게 전달하며 로봇공학자를 꿈꾸는 학생들에게 동기를 부여해 주고자 한다.

로봇은 앞으로 인간과 떼려야 뗄 수 없는 존재가 될 것이다. 그런 의미에서 《미래를 달리는 로봇》은 로봇 이야기임과 동시에 인류 미래의 이야기이기도 하다. 로봇공학자를 꿈꾸는 학생이라면 이 책을 통해 자신의 꿈에 한 발자국 더 가까이 다가갈 수 있을 것이다.

들어가는 글



01 달리는 로봇, 그것이 궁금하다!

로봇은 무엇일까?

로봇의 등장부터 발전까지

로봇에는 참 많은 종류가 있어!

아이언맨 같은 로봇은 언제 나올까?

재난 현장에는 사람보다 로봇이 필요해

이제는 달리는 로봇!



02 로봇은 어떤 구조로 이루어질까?

생김새가 달라도 구성 요소는 똑같아

사람처럼 다양한 구성 요소로 이루어진 로봇

로봇의 뼈, 링크

로봇의 관절, 조인트

로봇의 근육, 액추에이터

로봇의 감각, 센서

로봇의 두뇌, 제어기

로봇도 움직이려면 밥이 필요해



03 달릴 때 필요한 강력한 다리의 힘!

왜 갯벌에서는 걷기 힘든 걸까?

물체를 던지면 왜 아래로 떨어질까?

변하지 않는 질량, 언제든 변할 수 있는 무게

무게는 달리기에 어떤 영향을 줄까?

힘은 달리기에 가장 중요한 요소!

세게 찰수록 더 빠르게 앞으로!

운동을 방해하는 힘, 마찰력



04 달리기의 수학

로봇의 움직임을 예측해 주는 수학적 모델링

거꾸로 뒤집어 놓은 시계추 같은 역진자 모델

휴머노이드 개발은 정확한 모델링부터



05 달리는 동물의 비밀

자연과 로봇이 만나다

도마뱀처럼 벽을 오르는 로봇이 있다고?

빠르게 달리는 타조의 비밀

네 발로 걸을 땐 어떤 점이 다를까?

왜 네 발로 달리는 동물이 더 빠를까?

로봇, 타조와 치타를 닮다



06 재난에도 끄떡없는 로봇

재난 대응 로봇이라면 이 정도는 필수!

다르파 로보틱스 챌린지에 참여한 로봇의 특징

재난 대응 로봇, 누가 누가 잘하나

카이스트 휴보의 성공

보행 로봇은 어디까지 개발되었을까?

왜 시뮬레이션을 해야 할까?

박종원 한국원자력연구원 선임연구원. KAIST에서 박사 학위를 받았으며, 학위 과정 동안 세계에서 가장 빨리 달리는 로봇인 랩터를 개발한 로봇공학자이다. 이후 한국원자력연구원 로봇 연구실로 자리를 옮겨 관련 연구를 이어 나가고 있으며, 2017년에는 핵연료 점검 로봇을 개발하여 IAEA 로보틱스 챌린지에서 우승하였다. YTN 사이언스의 '호기심 팩토리'와 KTV 국민방송의 '과학톡' 등의 프로그램에서 과학커뮤니케이터로 활동하며 과학 대중화에 노력을 기울이고 있다.