美 노스캐롤라이나주립대, 가오리 모방한 유영 소프트 로봇 개발

 

 

美 노스캐롤라이나주립대 연구팀이 가오리의 생체역학에서 영감을 받아, 물속에서 빠르게 헤엄치는 소프트 로봇을 개발했다.

 

테크엑스플로어 보도에 따르면, 노스캐롤라이나주립대 지에인(Jie Yin) 교수팀은 2년 전 개발한 유영 소프트 로봇의 설계를 변경해 유영 속도를 획기적으로 개선했다고 밝혔다.

 

지에인 교수는 2년 전 1초에 자신의 몸길이의 3.74배에 달하는 거리를 헤엄칠 수 있는 유영 로봇 ‘버터플라이봇(butterfly bots)‘을 시연했다. 연구팀은 이번에 가오리 로봇의 설계를 개선해 에너지 효율을 높이고, 1초에 헤엄칠 수 있는 거리를 자신의 몸 길이의 6.8배로 늘렸다고 밝혔다. 이전 모델은 물위에서만 수영할 수 있었으나 새로운 소프트 로봇은 물속에서 위아래로 빠르게 헤엄칠 수 있다.

 

이번 연구 성과는 전문 학술지인 ’사이언스 어드밴시스‘에 발표됐다.(논문 제목:Spontaneous snapping-induced jet flows for fast, maneuverable surface and underwater soft flapping swimmer)

 

이 소프트 로봇은 가오리 모양의 지느러미를 가지고 있으며, 지느러미를 넓게 펼쳤을 때도 안정성을 유지할 수 있는 소재를 채택했다. 지느러미는 공기로 가득 채울 수 있는 챔버가 있으며 유연한 실리콘 본체에 부착되어 있다. 공기 챔버를 부풀리면 지느러미가 구부러지는데, 이는 가오리가 지느러미를 펄럭일 때의 다운 스트로크와 비슷하다. 공기가 챔버 밖으로 배출되면 지느러미는 자발적으로 원래 위치로 되돌아간다.

 

논문 제1저자인 하이타오 칭(박사 과정)은 "공기를 불어넣으면 시스템에 에너지가 유입된다. 지느러미는 안정된 상태로 돌아가기를 원하므로 공기를 방출하면 지느러미의 에너지도 방출된다. 결국 로봇을 위한 액추에이터가 하나만 필요하고 더 빠른 작동이 가능하다“고 말했다.

 

연구팀은 "가오리가 물속을 유영할 때 앞으로 나아가는 두 개의 물줄기를 분출한다. 가오리는 유영 동작을 바꿔 이동 궤적을 변경할 수 있다. 우리는 유영 로봇의 수직 움직임을 제어하기 위해 유사한 기술을 채택했다. 그리고 측면 이동을 세밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발 중에 있다”라고 말했다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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