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美 워싱턴주립대 연구팀, 형상기억합금 채택한 곤충 로봇 개발‘IEEE 로보틱스 및 자동화협회 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 컨퍼런스'서 발표
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승인 2024.01.19  15:54:54
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▲물위를 이동하는 소금쟁이 로봇(사진=WSU)

美 워싱턴주립대(WSU) 연구팀이 형상기억합금(SMA)을 채택한 곤충 모양 마이크로 로봇 2종을 개발했다고 18일(현지 시각) 밝혔다.

미니 버그(mini-bug)와 소금쟁이 로봇으로, 지금까지 개발된 곤충 로봇 가운데 가장 작고, 가장 가벼우며, 가장 빠르게 움직일 수 있다는 설명이다. 이들 곤충 로봇은 인공수분, 수색 및 구조, 환경 모니터링 등 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이번 연구성과를 ‘IEEE 로보틱스 및 자동화협회 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 컨퍼런스(IEEE Robotics and Automation Society’s International Conference on Intelligent Robots and Systems)‘에서 발표했다.

▲ 소금쟁이 로봇

미니 버그 무게는 8mg이며, 소금쟁이 로봇 무게는 55mg이다. 두 로봇은 초당 6mm의 속도로 이동할 수 있다. 논문 주요 저자인 코너 트리그스타드 박사과정 학생은 “실제 곤충보다는 느리지만 비슷한 크기의 다른 마이크로 로봇에 비해 빠르다”고 말했다. 개미는 보통 무게가 5mg까지 나가지만, 초당 거의 1미터의 속도로 움직일 수 있다.

이 소형 로봇은 1mg 이하의 극소형 액추에이터를 채택하고 있다. 현재까지 개발된 액추에이터 가운데 가장 작지만 가장 빠른 동작을 구현할 수 있다는 게 연구팀 설명이다.

이 액추에이터는 열을 받으면 모양이 변화하는 형상기억합금(SMA)을 채택했다. 일반적으로 로봇들은 동작을 구현하기 위해 모터를 갖고 있으나 이 SMA는 움직이는 부품이나 회전하는 부품을 갖고 있지 않다.

코너 트리그스타드 박사과정 학생은 "매우 가벼운 액추에이터 개발은 마이크로 로봇 분야에서 새로운 가능성을 열어준다“고 강조했다.

형상기억합금은 너무 느리기 때문에 대형 로봇의 동작 구현을 위해선 일반적으로 사용되지 않는다. 하지만 WSU 연구팀이 개발한 액추에이터는 지름이 1/1000인치인 두 개의 작은 형상기억합금 와이어로 만들어졌다. 적은 양의 전류로, 와이어를 쉽게 가열하고 냉각할 수 있기 때문에 로봇은 지느러미를 움직이거나 초당 최대 40회 발을 움직일 수 있다. 연구팀이 수행한 예비 테스트에서 이 액추에이터는 자신 무게의 150배 이상 물체를 들어올렸다.

SMA 기술은 다른 기술과 비교할 때, 로봇을 움직이는데 매우 적은 양의 전기 또는 열을 필요로 한다. 연구팀은 "SMA 시스템은 전력을 공급하기 위해 훨씬 덜 정교한 시스템을 필요로 한다”고 설명했다.

연구팀은 향후 다른 곤충을 복제해 수면 위뿐만 아니라 수면 아래서도 움직일 수 있는 소금쟁이 로봇을 개발한다는 계획이다. 또한 작은 배터리나 촉매 연소를 사용해 로봇이 외부 전력공급장치로부터 분리돼 완전히 자율적으로 동작할수 있도록 하겠다는 목표다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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