개미처럼 생긴 로봇 떼가 무거운 물건을 들어올리고 장애물 위로 몸을 던진다

한국의 과학자들은 개미처럼 협력하여 몇 배나 큰 물체를 이동하고 집어올리는 등 헤라클레스의 업적을 달성하는 작은 자석 로봇 무리를 개발했습니다.

Cell Press의 저널 Device 에 12월 18일 수요일에 발표된 연구 결과 에 따르면 회전 자기장 하에서 작동하는 이러한 마이크로 로봇 군집을 사용하면 개별 로봇이 처리하기 어려운 까다로운 환경에서 어려운 작업을 수행할 수 있을 것으로 보입니다. 예를 들어 막힌 동맥에 대한 최소 침습적 치료를 제공하거나 유기체를 정확하게 유도하는 것이 가능합니다.

"주변 환경에 대한 마이크로로봇 군집의 높은 적응성과 군집 제어에 있어서 높은 자율성 수준은 놀라운 일이었습니다." 한국 서울에 있는 한양대학교 유기나노공학과의 정재위 저자의 말입니다.

Wie와 동료들은 다양한 조립 구성을 가진 마이크로로봇 무리가 다양한 작업에서 얼마나 잘 수행했는지 테스트했습니다. 그들은 높은 종횡비 조립을 가진 무리가 단일 마이크로로봇의 몸 길이보다 5배 높은 장애물을 올라갈 수 있고, 장애물 위로 하나씩 몸을 던질 수 있다는 것을 발견했습니다.

높은 밀도로 포장된 1,000개의 마이크로 로봇으로 이루어진 대규모 무리가 물 위에 떠 있는 뗏목을 형성하여 각 로봇의 무게보다 2,000배나 무거운 알약을 감싸서 무리가 액체를 통해 약물을 운반할 수 있게 했습니다.

육지에서 로봇 무리는 각 개체보다 350배 더 ​​무거운 화물을 운반하는 데 성공했고, 또 다른 마이크로로봇 무리는 막힌 혈관과 비슷한 튜브의 막힘을 뚫을 수 있었습니다. 마지막으로, 회전과 궤도 끌기 동작을 통해 Wie의 팀은 로봇 무리가 작은 유기체의 움직임을 안내할 수 있는 시스템을 개발했습니다.

과학자들은 개미들이 길의 틈새를 메우기 위해 뭉치거나 홍수에서 살아남기 위해 뗏목 모양으로 뭉치는 방식에서 영감을 받아 로봇 무리가 어떻게 집단적으로 목표를 달성할 수 있는지 연구하는 데 점점 더 관심을 가지게 되었습니다. 마찬가지로, 함께 일하면 로봇이 실패에 더 강해집니다. 그룹의 일부 구성원이 목표에 미치지 못하더라도 나머지는 충분한 구성원이 결국 성공할 때까지 프로그래밍된 동작을 계속 수행합니다.

Wie는 "이전의 군집 로봇 연구는 점대점 접촉을 통해 모이는 구형 로봇에 초점을 맞췄습니다."라고 말합니다. 이 연구에서 연구자들은 더 강한 자기장을 공유하는 큐브 모양의 마이크로 로봇으로 구성된 군집을 설계했습니다.

더 넓은 표면적(각 큐브의 전체 면)이 접촉할 수 있기 때문에 매력적입니다.

각 마이크로 로봇은 키가 600마이크로미터이고, 강자성 네오디뮴-철-붕소(NdFeB) 입자가 내장된 에폭시 바디로 구성되어 있어 자기장에 반응하고 다른 마이크로 로봇과 상호 작용할 수 있습니다. 두 개의 연결된 자석을 회전시켜 생성된 자기장으로 로봇에 전력을 공급하면, 무리가 스스로 조립할 수 있습니다. 연구원들은 로봇이 자화된 각도를 변경하여 로봇이 서로 다른 구성으로 모이도록 프로그래밍했습니다.

Wie는 "우리는 현장 복제 성형 및 자화를 사용하여 비용 효율적인 대량 생산 방식을 개발했으며, 일관된 성능을 위해 균일한 기하학 및 자화 프로파일을 보장했습니다."라고 말했습니다.

"연구 결과가 유망하기는 하지만, 군집이 실제 세계에 적용되기 위해서는 더 높은 수준의 자율성이 필요할 것입니다."라고 Wie는 말합니다.

"자기 마이크로 로봇 무리는 외부 자기 제어가 필요하고 실제 동맥과 같은 복잡하거나 제한된 공간을 자율적으로 탐색할 수 있는 능력이 부족합니다."라고 그는 말합니다. "향후 연구는 마이크로 로봇 무리의 자율성 수준을 향상시키는 데 중점을 둘 것입니다. 예를 들어, 동작과 궤적에 대한 실시간 피드백 제어가 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241218131354.htm