파리나 매미, 메뚜기처럼 제자리에서 날 수 있는 곤충 로봇이 개발됐다. 크기가 작은 이 로봇은 다리를 이용해 기어갈 수도 있다. 연구진은 재난 현장에 투입해 사람을 구조하는 용도로 이 로봇을 활용할 계획이다.
리우 우(Wu Liu) 중국 상하이 교통대 재료공학부 교수 연구팀은 “땅에서 기어 다니고 다양한 비행을 할 수 있는 날개가 달린 로봇 ‘제이티-플라이(JT-fly)’를 개발했다”고 밝혔다. 연구 결과는 지난 4월 미국전기전자공학회(IEEE)가 발간하는 ‘IEEE 로봇공학과 자동화 레터(IEEE Robotics and Automation Letters)’에 실렸다.
◇기어가고 날면서 재난 현장 ‘종횡무진’
제이티-플라이 로봇은 날개 4개와 다리 6개로 구성된 곤충형 로봇이다. 무게는 35.4g, 날개까지 포함하면 길이는 33㎝다. 다리와 날개는 몸통에 들어간 모터 4개로 작동된다. 날개를 사용해 초당 최대 5m 속도로 날 수 있고, 다리로는 기어서 초당 0.3m를 갈 수 있다. 로봇은 내장 배터리로 비행은 최대 8분, 기어 다니기는 60분 이상 작동할 수 있다.
제이티-플라이는 날개로 비행할 때 여섯 가지 동작을 수행한다. 특히 날개엔 자동 제어 장치인 ‘서보(Servo)’가 장착됐다. 완벽하진 않지만 온보드 시스템으로 관성과 기압계에 따라 비행을 조정할 수 있다. 날개와 다리를 이용해 이·착륙도 자유롭다. 로봇이 기고 날아다니는 움직임을 적절히 섞으면, 지속 시간은 늘리면서 이동성을 높일 수 있다.
이 로봇은 재난 구호용으로 사용될 예정이다. 지진이나 산사태, 건물붕괴 현장에서 좁은 틈 사이를 누비며 구조가 필요한 사람을 찾아낼 수 있다. 연구진은 “자연재해로 건물과 도로가 심각하게 손상되면 제이티-플라이를 임무 지역에 신속하게 배치할 수 있다”며 “다중 모드로 움직이는 날개 로봇은 제한된 환경에서 임무를 수행할 수 있는 능력을 보여준다”고 설명했다.
◇센서·배터리 소형화, 곤충 로봇 잇따라
최근 재난 현장에 투입하기 위한 곤충 로봇들이 잇따라 개발됐다. 센서와 배터리가 점점 작아져 곤충 로봇을 실제로 개발할 수 있는 조건이 갖춰졌기 때문이다. 로봇공학자들은 에너지를 동작으로 변환하는 액추에이터의 크기도 줄여 더 작은 곤충 모방 로봇을 만들고 있다.
네스토르 페레즈-아란시비아(Néstor Pérez-Arancibia) 미국 워싱턴 주립대 기계공학과 교수 연구진은 물 위를 떠다니는 소금쟁이를 모방한 마이크로 로봇을 개발했다. 소금쟁이 로봇은 무게 56㎎, 길이 22㎜로 손가락 한 마디 정도이다. 로봇의 다리는 열에 노출되면 모양이 바뀌는 ‘형상기억합금’으로 만들었다. 이렇게 다리 모양을 바꾸며 물 위에서 초당 6㎜를 움직일 수 있다. 소금쟁이 로봇은 물에서 수색·구조 활동과 환경 감시에 활용될 수 있다.
케빈 첸(Kevin Chen) 미국 매사추세츠 공대(MIT) 전기공학과 교수 연구진은 반딧불이에서 영감을 받았다. 반딧불이를 모방한 로봇은 날개에 연결된 인공 근육을 활용해 비행 중 다양한 색깔을 내도록 개발됐다. 수색이나 구조 작업에 투입된다면 날개 움직임을 조정해 특정 신호를 의미하는 색깔을 낼 수 있다고 연구진은 밝혔다.
참고 자료
IEEE Robotics and Automation Letters(2024), DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2024.3384910
IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems(2023), DOI: https://doi.org/10.1109/IROS55552.2023.10342518
IEEE Robotics and Automation Letters(2022), DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2022.3179486