미국 전기전자학회(IEEE)의 학술잡지(잡지명: IEEE Spectrum)는 자기력을 이용하여 구동되는 마이크로 로봇 무리가 모여서 협력할 때 무엇을 할 수 있는지를 소개하였으며, 이 마이크로 로봇 무리가 얼마나 다재다능하며, 큰 무리를 지어 어떻게 협력할 수 있는지를 기술하였다.
스탠포드 국제연구소의 로봇은 간단하고 저렴한 자석으로 만들어졌다. “우리는 이 기술을 더 많은 로봇에 저렴한 비용으로 확장할 수 있다”고 스탠포드 국제연구소의 수석 연구원(senior research engineer)인 안조 웡-포이(Annjoe Wong-Foy)가 말했다.
스탠포드 국제연구소의 기술은 마이크로 로봇을 구동 및 제어하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하며, 이것은 다른 것과 구별되는 특징이다. 유연한 인쇄 회로 기판을 포함하여 인쇄 회로 기판(PCB)으로 로봇을 구동하는 것은 자기장을 지속적으로 국한시킬 수 있어서 정밀하게 제어 가능할 뿐만 아니라 빠르다.
이 로봇은 내부에 특별한 패턴을 갖춘 전기 회로를 가져서 표면에 있을 때만 움직일 수 있다. 하부에 있는 코일을 통하여 전류를 흐르게 하는 것은 자석에 힘을 인가하며, 로봇을 이리저리로 움직일 수 있게 한다. 안조 웡-포이 수석연구원은 이러한 기능을 수행하는 소프트웨어를 작성하였으며, 이 마이크로 로봇 무리가 복잡한 순환 패턴으로 움직이도록 안무를 짜는데 사용하였다. 이를 통하여 로봇이 큰 무리를 이루어 작업을 수행할 수 있다는 것을 보였다.
안조 웡-포이 수석연구원의 로봇 무리는 이미 탄소 섬유 막대와 다른 플랫폼을 이용하여 30센티미터의 탑을 만들어 1킬로그램 정도의 무게를 지지할 수 있다는 것을 증명하였다. 이 로봇은 유리, 금속, 목재, 전자 부품 등을 가지고 작업을 수행한다.
현재 스탠포드 국제연구소는 이러한 마이크로 공장 기술을 미국 국방 고등 연구 기획청(DARPA)의 개방형 제조 프로그램(Open Manufacturing program)에 적용하고 있다. 미국 국방 고등 연구 기획청(DARPA)은 비용을 낮추고 예측 가능한 성능을 가진 고품질의 제품을 신속하게 생산 및 인도하기 위하여 이 프로그램을 창안하였다고 밝혔다.
이 개방형 제조 프로그램은 변동성을 처리할 수 있는 공장 및 재료를 가능하게 하고, 확률 계산 도구, 정보 과학 시스템 및 신속한 능력 부여 방법을 통합하는 제조 프레임을 목표로 한다.
마이크로 로봇이 작동하는 모습을 보여주는 동영상에서 개미처럼 생긴 로봇은 벽을 똑바로 오르고, 유연한 인쇄 회로 기판(PCB)에서 임의의 방향으로 움직였다. 또한, 이 동영상은 73대의 로봇 각각이 초당 19번의 움직임으로 조화된 동작을 수행하는 것을 보였다. 전체 시스템의 속도는 초당 1386번의 움직임이었다. 더불어 두 로봇이 탄소 섬유 막대들을 서로 접착시키는 것도 보여주었다.
스탠포드 국제연구소는 이 반자성 “마이크로 조작(DM3: Diamagnetic Micro Manipulation)” 기술에 대하여 특허를 획득하였으며, 마이크로 로봇을 위한 새로운 응용 분야를 탐색하려는 대학이나 다른 연구자들을 위한 연구 플랫폼으로 이용 가능하다.
가능한 응용분야에는 집기 놓기 작업(pick and place task)을 위한 해법, 부품에 대한 쾌속 시작 기술(rapid prototyping), 광전자공학과 하이브리드 회로와 같은 전자부품 제조, 미세 유체 공학, 랩온어칩(lab on a chip), 조직 생산(tissue manufacturing), 치밀하면서도 소형인 진단 및 검사 장치, 오염 방지 장치 등이 포함된다.
스탠포드 국제연구소는 1946년에 미국 스탠포드 대(Stanford University)에 의하여 스탠포드 연구소(Stanford Research Institute)로 설립되었으며, 1970년에 스탠포드 대에서 독립하였다.
* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
