中 베이징이공대, 사이보그 곤충 제어위한 범용 시스템 개발

 

 

 

 

 

베이징이공대(Beijing Institute of Technology) 연구팀이 적외선 신호를 이용해 원격 신호 출력 제어를 위한 범용 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 사이보그 곤충의 원격 제어 및 모니터링에 활용될 수 있다.

 

연구팀은 전문 학술지인 ‘사이보그 및 바이오닉 시스템’에 발표한 연구 논문을 통해 맞춤형 파형 전기 자극 신호를 생성할 수 있는 고정밀 디지털-아날로그 변환기를 통합하는 시스템을 제안했다.(논문 제목:Locomotion Control of Cyborg Insects by Charge-Balanced Biphasic Electrical Stimulation)

이 기술은 실시간 제어와 동적 매개변수를 조정하면서 사이보그 곤충의 운동 제어 정확도를 향상시킬 수 있다. 연구팀은 전자 자극 장치와 곤충의 통합이 환경 모니터링, 도시 감시 및 구조 임무 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있다고 밝혔다.

 

지에리앵 자오 베이징이공대학 교수는 “유연성, 내구성, 낮은 에너지 소비 등 측면에서 현재 로봇 기술에 비해 사이보그에 상당한 이점에도 불구하고, 장기적이고 반복적인 전기 자극으로 인한 전하 축적(charge accumulation)의 잠재적 위험이라는 도전에 직면해 있다"라고 말했다.

 

이러한 과제를 해결하기 위해 이번 연구는 적외선 신호를 이용한 원격 신호 출력 제어를 위한 범용 시스템을 제안하고 있다. 실험 결과, 제안된 시스템에서 생성된 신호는 76.25% 이상의 사이보그 곤충의 회전 운동 제어 성공률을 보였다. 또한 이러한 신호의 전하 균형 특성(charge-balanced characteristics)은 근육 조직 손상을 최소화하여 제어 반복성을 크게 향상시킬 수 있다.

 

연구팀은 이번 연구가 사이보그 곤충의 원격 제어 및 모니터링을 위한 포괄적인 솔루션을 제공한다고 밝혔다.

 

연구팀에 따르면, 기존의 연구에선 바퀴벌레의 회전 제어 실험에 2상 신호(Biphasic signals)가 활용되어 1상 신호(monophasic signals)에 비해 더 높은 제어 성공률을 달성했다. 그러나 2상 전기 신호의 제어 잠재력에 대한 심층적인 연구는 부족한 상황이다.

 

연구팀은 "기존 솔루션의 한계를 해결하기 위해 균형 전하 기술(balanced charge technology)을 채택하고 곤충 운동 제어를 위한 2상 자극 신호의 사용을 제안했다”고 말했다. 이 접근 방식은 전기 자극으로 인한 곤충 감각 기관의 누적 손상을 완화하여 사이보그 곤충 운동 제어의 안정성과 신뢰성을 향상시킨다.

 

연구팀은 바퀴벌레의 등에 무선 제어 시스템을 부착해 회전 제어 실험을 수행했다. 무선제어시스템의 출력을 통해 바퀴벌레의 체세포를 자극하여 방향성 동작을 유도했다.

 

이 연구는 사이보그 곤충의 이동 제어 시스템 및 무선 제어 메커니즘과 관련된 기술을 더욱 발전시킬 수 있는 기반을 마련할 것으로 기대된다.

 

향후 연구에서는 곤충 무선 제어 시스템의 기능을 확장하여 사이보그 곤충 연구를 위한 고품질 플랫폼을 만들 계획이다. 또한 제안된 무선 제어 시스템을 기반으로 다양한 숙주 곤충에 맞게 맞춤화된 무선 제어시스템을 설계할 계획이다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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