미니 벌레의 무게는 8mg이고 소금쟁이의 무게는 55mg이다. 둘 다 초당 약 6mm의 속도로 움직일 수 있다.

액추에이터 설계의 발전으로 작고 완전한 기능을 갖춘 WaterStrider 및 MiniBug 로봇을 만들 수 있었다. (제공: WSU)

"이 규모의 다른 마이크로 로봇에 비해 빠르긴 하지만 여전히 생물학적 친척에 비해 뒤떨어져 있습니다."

워싱턴 주립 대학교 기계 및 재료 공학부 박사 과정 학생이자 IEEE 로봇 공학 및 자동화 협회의 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 회의에서 발표된 연구의 주요 저자인 코너 트립스타드(Conor Trygstad)는 말한다.

개미의 무게는 일반적으로 최대 5밀리그램이며 초당 거의 1미터의 속도로 이동할 수 있다.

소형 로봇의 핵심은 로봇을 움직이게 하는 작은 액추에이터이다. 트립스타드는 새로운 제조 기술을 사용하여 지금까지 알려진 가장 작은 액츄에이터를 밀리그램 미만으로 소형화했다.

이 프로젝트를 주도한 기계 및 재료 공학부 엔지니어링 부교수인 네스토르 O. 페레즈-아란시비아(Néstor O. Pérez-Arancibia)는 "액추에이터는 마이크로 로봇공학을 위해 개발된 것 중 가장 작고 빠르다."라고 말했다.

액추에이터는 가열되면 모양이 변하는 형상기억합금이라는 소재를 사용한다. 원래의 모양을 기억하고 다시 돌아온다고 해서 '형상기억'이라고 한다. 로봇을 움직이는 일반적인 모터와 달리 이러한 합금에는 움직이는 부품이나 회전 부품이 없다.

트립스타드는 “기계적으로 매우 건전하다.”라고 말한다. “초경량 액추에이터의 개발은 마이크로 로봇 공학의 새로운 영역을 열어준다.”

형상기억합금은 너무 느리기 때문에 일반적으로 대규모 로봇 운동에는 사용되지 않는다. 그러나 새로운 로봇의 경우 액추에이터는 직경이 1/1000인치인 두 개의 작은 형상기억합금 와이어로 만들어졌다. 적은 양의 전류로 전선을 쉽게 가열하고 냉각할 수 있어 로봇이 초당 최대 40회까지 지느러미를 퍼덕거리거나 발을 움직일 수 있다. 예비 테스트에서 액추에이터는 자체 무게의 150배 이상을 들어올릴 수도 있었다.

로봇을 움직이는 데 사용되는 다른 기술에 비해 SMA 기술은 로봇을 움직이기 위해 아주 적은 양의 전기나 열만 필요하다.

트립스타드는 "SMA 시스템을 구동하려면 훨씬 덜 정교한 시스템이 필요하다."고 말한다.

열렬한 플라이 낚시꾼인 트립스타드는 오랫동안 소금쟁이를 관찰해 왔으며 그들의 움직임을 더 연구하고 싶어한다. 소금쟁이 로봇이 스스로 움직이기 위해 납작하게 퍼덕이는 동작을 하는 반면, 자연 곤충은 다리를 이용해 더 효율적인 노젓는 동작을 하는데, 이것이 실제 로봇이 훨씬 더 빠르게 움직일 수 있는 이유 중 하나이다.

연구진은 또 다른 곤충을 복제해 수면 바로 아래는 물론 수면 위도 가로질러 이동할 수 있는 소금쟁이 형태의 로봇을 개발하고자 한다. 그들은 또한 소형 배터리나 촉매 연소를 사용하여 로봇이 전원 공급 장치로부터 완전히 자율적으로 작동하도록 만들기 위해 노력하고 있다.

출처: 워싱턴 주