▲ 4족 마이크로 로봇의 원리(사진=중국과학원 선전선진기술연구원)

중국과학원 선전선진기술연구원(SIAT·Shenzhen Institute of Advanced Technology) 연구팀이 자기장(magnetic fields) 환경에서 동작하는 의료용 생체 4족 마이크로 로봇을 개발했다고 7일 밝혔다.

중국과학원 선전선진기술연구원(中国科学院深圳先进技术研究院)은 자기장 속에서 다중 모드 이동 제어와 마이크로 물체의 파지 및 운반을 실현할 수 있는 질량 41mg의 소프트 마이크로 로봇을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 이 로봇을 위 검사 및 치료에 적용할 것을 제안했다.

이번 연구 성과는 전문 학술지인 ‘사이보그 앤 바이오닉 시스템’(Cyborg and Bionic System)에 게재됐다. 연구팀은 이 논문에서 마이크로 로봇을 제조하고, 자기화(magnetization)하는 과정을 상세히 설명하고, 마이크로 로봇의 이동과 운반 메커니즘을 제시했다. 이어 마이크로 로봇이 서로 다른 위치에 있는 마이크로비드(microbeads)를 목표 위치로 운반하는 동작을 시연했다.

연구팀에 따르면 자기장은 생물학적 세포와 조직에 무해하기 때문에 생물의학적 응용분야에서 마이크로 로봇을 작동시키는데 널리 활용된다. 연구팀은 특별한 자화 프로파일과 비자성 필름 몸체(nonmagnetic film body)를 가진 4개의 자성 소프트 다리로 구성된 4족 소프트 박막 마이크로 로봇을 설계했다. 단순한 구조의 이 로봇은 디몰딩(demolding) 기술로 제작됐으며, 고정밀 3차원(3D) 프린팅 공정으로 금형을 제작했다.

마이크로 로봇은 직선 이동과 스크롤을 포함한 다중 모드 이동을 실행할 수 있다. 원추형 자기장을 생성함으로써, 마이크로 로봇은 4족 보행 로봇처럼 평평한 표면을 걸을 수 있도록 다리를 번갈아 움직인다. 4족 보행 마이크로 로봇은 안정적인 다중 이동 모드와 유연한 스티어링 제어가 가능하며, 복잡한 장애물 환경도 극복할 수 있다.

4족 보행 마이크로 로봇은 패인 곳이 많은 위장 모형(stomach model)의 바닥 부분을 이동할 수 있다. 약 2.2mm 높이의 낮은 장애물 위를 걸을 수 있다. 장애물 통과 능력이 우수할 뿐만 아니라 물체 파지 능력도 뛰어나다는 설명이다.

연구팀은 마이크로 로봇이 서로 다른 위치에 있는 2개의 표적 물체를 지정된 위치로 운반하고 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 이 마이크로 로봇은 자기 무게의 3배까지 물체를 잡고 운반할 수 있다고 한다.