워싱턴주립대학이 개발한 마이크로 로봇 / 사진. 워싱턴주립대학

 

워싱턴주립대학이 소형벌레(Mini-bug)와 소금쟁이(Water Strider) 로봇이라는 작고 가벼우면서 다양한 기능을 갖춘 마이크로 로봇을 개발했다고 밝혔다. 이 소형 로봇은 추후, 수색 및 구조, 환경 모니터링, 로봇 보조 수술 등과 같은 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모은다. 

IEEE 로봇 공학 및 자동화 학회(IEEE Robotics and Automation Society)의 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 회의(International Conference on Intelligent Robots and Systems)에서 발표된 논문에 따르면, 이 로봇의 무게는 각각 8㎎와 55㎎로 두 모델 모두 초당 약 6㎜의 속도로 움직일 수 있다. 

Conor Trygstad 수석 저자는 "아직 일반적인 곤충들과 비교했을 때 속도 면에서는 뒤처지는 것은 분명하나 기존 출시돼 있는 마이크로 로봇과 비교해 볼때 차원이 다른 속도를 갖추고 있다"라고 언급했다. 

이 로봇을 움직이게 해주는 동력은 내장된 소형 액추에이터이다. 저자는 기존에 알려진 방식이 아닌 새로운 제작 기법을 활용해 해당 부품을 ㎎ 미만 단위로 소형화해 탑재시켰다. 액추에이터는 가열되면 모양이 바뀔 수 있는 형상 기억 합금이라는 재료를 사용한다. 이를 ‘형상 기억’이라고 부르는 이유는 기억하고 추후 원래 형상으로 복원되기 때문이다. 로봇을 움직이는 일반적인 모터와 달리 이 합금에는 움직이거나 회전하지 않는다. 

형상 기억 합금(Shape Memory Alloys, 이하 SMA)은 다시 원상복구하는 데에 다소 시간이 소요되기 때문에 일반적으로 다양한 움직임을 가져가는 로봇에 사용되지 않는 것이 일반적이다. 그러나 워싱턴주립대학에서 개발한 로봇의 경우 액추에이터는 직경이 1/1000인치인 두 개의 작은 형상 기억 합금 와이어로 만들어진다. 소량의 전류로 전선을 쉽게 가열 및 냉각할 수 있어 로봇이 초당 최대 40회 핀을 펄럭이거나 발을 움직일 수 있다. 예비 테스트에서 액추에이터는 자체 무게의 150배 이상을 들어 올릴 수 있음을 대학 측은 확인했다. 

한편, 플라이 낚시를 취미로 하고 있는 Trygstad는 오랫동안 물줄기를 관찰하면서 그들의 움직임을 더 연구하고 싶어했다. 워싱턴주립대학의 워터 스트라이더 로봇은 스스로 움직이기 위해 평평하게 날갯짓을 하는 반면, 자연 곤충은 다리로 더 효율적인 노 젓는 동작을 하는데, 이것이 실제 로봇이 훨씬 더 빨리 움직일 수 있는 이유 중 하나이다. 향후 연구진은 또 다른 곤충을 모방해 수면 위는 물론 수면 바로 아래까지 이동할 수 있는 워터 스트라이더 형태의 로봇을 개발하고자 한다. 그들은 또한 소형 배터리 또는 촉매 연소를 사용해 로봇을 완전히 자율적으로 만들고 전원 공급 장치에 얽매이지 않도록 설계한다는 방침이다.