연구자들, 인공 근육을 가진 소프트 로봇 곤충 개발

연구자들은 스위스 연방 공과 대학(EPFL)의 공과대학에서 인공 근육을 가진 소프트 로봇 곤충을 개발하였다. 이 곤충 로봇은 3cm/s의 속도로 이동할 수 있다.

인공 지능(AI)과 로봇 기술의 최근 발전은 예상할 수 없는 세계로 우리를 데려가고 있다. 이러한 세계에는 로봇 곤충의 떼와 같은 것들이 포함된다.

연구팀은 두 종류의 소프트 로봇 곤충, 즉 DEAnsect를 개발하였다. 첫 번째 버전은 초박형 와이어를 사용하여 연결되었으며, 매우 견고하다. 접을 수 있고, 파리채로 때려도, 구두로 밟아도 계속 이동할 수 있다.

연구자들이 개발한 두 번째 모델은 무선 및 자율적인 버전이다. 이는 1그램 미만의 무게로 배터리와 전자 부품을背面에 실을 수 있다. 지능형 로봇 곤충의 뇌는 마이크로컨트롤러이며, 눈은 광다이오드이다. 이를 통해 검은색과 흰색 패턴을 식별할 수 있으며, 그라운드에 그려진 선을 따라갈 수 있다.

DEAnsect는 EPFL의 소프트 트랜스듀서 연구소(LMTS)에서 개발되었다. 이 연구소는 인티그레이티드 액추에이터 연구소(LAI)와 프랑스의 세르지-퐁투아즈 대학의 동료들과 함께 작업하였다. 이 연구는 최근에 사이언스 로봇틱스에 발표되었다.

DEAnsect에는 유전체 엘라스토머 액추에이터(Dielectric Elastomer Actuators, DEA)가 있다. 이는 인간의 머리카락만큼 얇은 인공 근육으로, 진동을 통해 곤충을 앞으로 이동시킨다. DEA는 소프트 로봇 곤충이 가볍고 빠르게 이동할 수 있게 한다. 또한 DEA는 곤충이 다양한 환경, 즉 波動하는 표면을 돌아다닐 수 있게 한다.

인공 근육에는 두 개의 소프트 전극 사이에 엘라스토머 막이 있다. 전압이 가해지면 전극이 서로 붙게 되고, 막이 압축된다. 전압이 끊기면 막이 다시 초기 형태로 돌아온다.

소프트 로봇 곤충의 세 개의 다리에는 이러한 근육이 부착되어 있다. 운동은 전압을 켜고 끄는 것으로 생성되며, 이는 매우 빠르게 해야 한다. 실제 속도는 1초에 400번으로, 소프트 로봇 곤충을 앞으로 이동시킨다.

연구팀은 나노 패브리케이션 기술을 사용하여 인공 근육이 더 낮은 전압에서 작동할 수 있게 하였다. 특히, 엘라스토머 막의 두께를 줄였다. 또한 매우 얇은 몇몇 분子的 두께의 소프트 전극을 개발하였다. 이러한 설계로 인해 연구자들은 전원원의 크기를 크게 줄일 수 있었다.

허버트 시아(Herbert Shea)는 LMTS의 책임자이다.

“DEA는 일반적으로 수 킬로볼트의 전압에서 작동하며, 이는 큰 전원 공급 장치가 필요합니다.” 시아는 설명한다. “우리의 설계는 로봇이 자체 무게 0.2그램으로 모든 필요한 것을背面에 실을 수 있게 하였습니다. 이러한 기술은 로봇공학에서 DEA의 광범위한 사용을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 이는 지능형 로봇 곤충의 떼, 검사 또는 원격 수리를 위한 것일 수 있으며, 심지어 곤충 군집에 대한 더 깊은 이해를 얻기 위해 로봇을 그들 사이에 보낼 수 있습니다.”

“스탠퍼드 대학과 함께 완전히 소프트한 버전의 무선 로봇을 개발 중입니다.” 시아는 말한다. “장기적으로, 곤충에 새로운 센서와 송신기를 부착하여 서로 직접 통신할 수 있게 할 계획입니다.”