연구자들, 표준 전자 신호로 ‘걸을 수 있는’ 최초의 미세 로봇 개발

로봇틱스 분야에서 획기적인 성과를 낸 연구자들은 표준 전자 신호로 제어할 수 있는 최초의 미세 로봇을 개발했다. 이 로봇은 반도체 구성 요소를 포함하고 있으며, 표준 전자 신호만으로 ‘걸을 수’ 있다.

미세 로봇은 파라미시움과 같은 크기이며, 향후 프로젝트의 기초가 될 것이다. 이러한 프로젝트에는 실리콘 기반 지능을 갖춘 복잡한 버전, 대량 생산, 인체 조직 및 혈액을 통해 이동할 수 있는 버전 등이 포함될 수 있다.

이 연구는 코넬 대학교가 주도한 협력 연구로, 이타이 코헨(Itai Cohen) 물리학 교수와 폴 맥유엔(Paul McEuen) 물리과 교수, 마크 미스킨(Marc Miskin) 펜실베니아 대학교 조교수 등이 참여했다.

그들의 연구는 8월 26일 네이처에 발표되었으며, “전자적으로 통합된 대량 생산 미세 로봇”이라는 제목이다.

이전 나노 스케일 프로젝트

최근 개발된 미세 로봇은 코헨과 맥유엔의 이전 연구를 기반으로 한다. 이전 나노 스케일 프로젝트에는 미세 센서와 그래핀 기반 오리가미 기계 등이 포함되었다.

새로운 미세 로봇은 약 5 마이크론 두께, 40 마이크론 너비, 40~70 마이크론 길이이다. 1 마이크론은 1백만 분의 1 미터에 해당한다.

각 로봇에는 실리콘 태양 전지와 4개의 전기화학 작동기에서 구성된 간단한 회로가 있다. 실리콘 태양 전지는 몸과 뇌의 역할을 하며, 전기화학 작동기는 다리의 역할을 한다.

미세 로봇 제어

로봇을 제어하기 위해, 연구자들은 각 다리 세트를 구성하는 서로 다른 태양 전지에 레이저 펄스를 비춘다. 로봇은 레이저를 앞뒤로 교대로 비추면 걸을 수 있다.

로봇은 낮은 전압인 200 밀리볼트에서 작동하며, 10 나노와트의 전력만으로 작동한다. 재료는 매우 강하며, 표준 리소그래피 공정을 사용하여 제작되므로 병렬로 제작할 수 있다. 4인치 실리콘 웨이퍼에 약 1백만 개의 로봇이 있을 수 있다.

연구팀은 현재 전자 및 온보드 컴퓨팅을 통해 로봇의 성능을 향상시키는 방법을 연구하고 있다.

미래의 미세 로봇은 스웜으로 작동하여 재료를 재구성하거나, 혈관을 봉합하거나, 인간의 뇌에 보낼 수 있을 것이다.

“작은 로봇을 제어하는 것은 거의 자신을縮小하는 것과 같다. 이러한 기계는 우리를 너무 작아서 볼 수 없는 놀라운 세계로 데려갈 것이다”라고 미스킨은 말했다.

“이 연구 성과는 활성 물질의 물리학에 관련된 새로운 질문을 조사하는 흥미로운 과학적 기회를 제공하며, 궁극적으로 미래의 로봇 재료로 이어질 수 있다”고 샘 스탠턴은 말했다.

스탠턴은 미세 로봇 연구를 지원한陸軍 연구소의 프로그램 매니저이다.

이타이 코헨이 기술을 설명하는 비디오는 여기에서 찾을 수 있다.