곤충을 모델로 한 미니 로봇은 지금까지 개발된 것 중 가장 작고, 가벼우며, 가장 빠릅니다.

워싱턴 주립대학교에서 개발된 두 개의 곤충형 로봇인 미니벌레와 소금쟁이는 지금까지 알려진 것 중 가장 작고, 가장 가벼우며, 가장 빠른 모든 기능을 갖춘 마이크로 로봇입니다.

이러한 소형 로봇은 언젠가 인공 수분, 수색 및 구조, 환경 모니터링, 미세 가공 또는 로봇 보조 수술과 같은 분야의 작업에 사용될 수 있습니다. IEEE 로봇 공학 및 자동화 협회의 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 컨퍼런스 진행 과정에서 그들의 작업을 보고한 결과, 미니 버그의 무게는 8밀리그램인 반면 소금쟁이의 무게는 55밀리그램입니다. 둘 다 초당 약 6mm의 속도로 움직일 수 있습니다.

기계 및 재료공학부 박사과정 학생이자 해당 연구의 주요 저자인 Conor Trygstad는 “이 규모의 다른 마이크로 로봇에 비하면 빠르지만 생물학적 친척에 비해 여전히 뒤떨어져 있습니다”라고 말했습니다. 개미의 무게는 일반적으로 최대 5밀리그램이며 초당 거의 1미터의 속도로 이동할 수 있습니다.

소형 로봇의 핵심은 로봇을 움직이게 하는 작은 액추에이터입니다. Trygstad는 새로운 제조 기술을 사용하여 지금까지 알려진 가장 작은 액츄에이터를 밀리그램 미만으로 소형화했습니다.

이 프로젝트를 주도한 WSU 기계 및 재료공학부 Flaherty 부교수인 Néstor O. Pérez-Arancibia는 “액추에이터는 마이크로 로봇공학을 위해 개발된 것 중 가장 작고 빠릅니다.”라고 말했습니다.

액추에이터는 가열되면 모양이 변하는 형상기억합금이라는 소재를 사용합니다. 기억한 뒤 원래의 모양으로 되돌아간다고 해서 ‘형상기억’이라 불린다. 로봇을 움직이는 일반적인 모터와 달리 이러한 합금에는 움직이는 부품이나 회전 부품이 없습니다.

Trygstad는 “그들은 기계적으로 매우 건전합니다”라고 말했습니다. “매우 가벼운 액추에이터의 개발은 마이크로 로봇 공학의 새로운 영역을 열어줍니다.”

형상기억합금은 너무 느리기 때문에 일반적으로 대규모 로봇 운동에는 사용되지 않습니다. 그러나 WSU 로봇의 경우 액추에이터는 직경이 1/1000인치인 두 개의 작은 형상 기억 합금 와이어로 구성됩니다. 적은 양의 전류로 전선을 쉽게 가열하고 냉각할 수 있어 로봇이 초당 최대 40회까지 지느러미를 퍼덕거리거나 발을 움직일 수 있습니다. 예비 테스트에서 액추에이터는 자체 무게의 150배 이상을 들어올릴 수도 있었습니다.

로봇을 움직이는 데 사용되는 다른 기술에 비해 SMA 기술은 로봇을 움직이기 위해 아주 적은 양의 전기나 열만 필요합니다.

Trygstad는 “SMA 시스템을 구동하려면 훨씬 덜 정교한 시스템이 필요합니다.”라고 말했습니다.

열렬한 플라이 낚시꾼인 Trygstad는 오랫동안 소금쟁이를 관찰해 왔으며 그들의 움직임을 더 연구하고 싶어합니다. WSU 소금쟁이 로봇이 스스로 움직이기 위해 납작하게 날개를 퍼덕이는 동작을 하는 반면, 자연 곤충은 다리를 이용해 더 효율적인 노젓는 동작을 하는데, 이것이 실제 로봇이 훨씬 더 빠르게 움직일 수 있는 이유 중 하나입니다.

연구진은 또 다른 곤충을 복제해 수면 바로 아래는 물론 수면 위도 가로질러 이동할 수 있는 소금쟁이 형태의 로봇을 개발하고자 한다. 그들은 또한 소형 배터리나 촉매 연소를 사용하여 로봇이 전원 공급 장치로부터 완전히 자율적으로 작동하도록 만들기 위해 노력하고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240118122235.htm