중국 베이징항공우주대(北京航空航天大) 연구팀이 2cm 크기의 생체모방형 곤충 로봇을 개발했다. 오프라인 상태에서 기어가는(크롤링) 동작이 가능하다.

이번 연구 성과는 최근 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.

네발 달린 이 로봇은 마치 딱정벌레처럼 힘차게 움직이면서 자유롭게 왕복할 수 있다. 베이징항공우주대 에너지 및 동력 공학부 옌샤오쥔 교수에 따르면, 이 로봇은 길이 2cm, 너비 1cm, 무게 1.76g에 불과하다. 빠른 기동성, 높은 하중 및 제어 기능을 갖고 있다.

로봇 크기는 작지만 5개의 '내장'을 갖췄다. 핵심은 전력 시스템으로 '심장' 기능을 담당한다. 일반 로봇은 전기 모터로 구동돼 에너지 공급 요구 기준이 높지만, 마이크로 로봇은 내부 공간이 작아 대용량 배터리를 적재할 수 없기 때문에 전원 공급을 위한 외부 전선이 필요해 움직임이 제한된다.

이에 연구팀은 직선형 구동과 유연한 힌지 동력 전달 방식의 새로운 동력 시스템을 개발, 마이크로 로봇의 모터와 외부 전선을 없앴다.

내부에는 에너지, 제어, 통신 및 센싱 시스템이 내장돼 있다. 직선형 구동기가 몸에 있는 소형 배터리에서 입력된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하고 기계적 진동을 외부로 출력한다.

연구팀에 따르면 유연 힌지 동력 전달 메커니즘은 기계적 진동을 곤충 로봇 다리의 주기적 진동으로 변환한 다음, 몸 전체를 구동시켜 고빈도 점핑 운동을 가능하게 한다.

일반 사람에 비유하면, 신체 내부의 마이크로 배터리가 전자기를 생성해 측면에 있는 자석을 진동시키고 다리 관절을 움직이게 하는 것이라고 관계자는 설명했다.

또 곤충 로봇의 보폭 조정을 통해 높은 하중에서도 빠르게 기어갈 수 있게 생체 공학적 보행도 설계했다. 정밀하게 동작 궤적을 제어하기 위해 곤충 로봇 다리의 진동 주파수 차이를 기반으로 한 제어 방식이 제안됐다.

옌 교수는 마이크로 전력 기술의 연구 개발이 향후 마이크로 로봇의 대규모 개발 및 적용을 촉진하고 재난 후 수색 및 구조 지원, 대형 기계 장비 및 인프라 손상 감지 등을 가능하게 할 것으로 기대한다고 밝혔다.