美 펜실베이니아주립대, 음파로 움직이는 초소형 로봇 군집 기술 개발

▲ 펜실베이니아 주립대 연구팀은 음파가 마이크로 크기의 로봇을 제어하는 수단으로 어떻게 기능할 수 있는지 처음으로 밝혔다.

美펜실베이니아주립대 연구팀이 음파를 이용해 지능형 행동을 보이는 초소형 로봇 군집 기술을 개발했다고 12일(현지 시각) 발표했다.

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이들은 박쥐, 고래, 곤충 등 동물의 음향 통신 방식을 모방해 로봇을 설계했다. 이번 연구 결과는 과학 학술지인 '피지컬 리뷰 X(Physical Review X)'에 게재됐다.(논문 제목:Acoustic Signaling Enables Collective Perception and Control in Active Matter Systems)

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이번 연구를 이끈 펜실베이니아주립대 이고르 아론슨(Igor Aronson) 교수는 “벌떼와 같은 자연의 군집처럼, 많은 로봇 개체들이 하나의 개체처럼 움직이고 응집력을 유지할 수 있도록 음향 신호를 활용했다”고 밝혔다.

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연구팀은 초소형 로봇 군집이 앞으로 재난 지역 탐사, 오염 정화, 신체 내부 치료 등 복잡한 임무를 수행할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이 로봇들은 스스로 조직화되어 좁은 공간을 탐색하고 형태가 변형되어도 재구성될 수 있다.

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아론슨 교수는 “로봇들이 환경 변화를 감지하고, 분리된 후에도 집단으로 기능하는 '자기 치유' 능력을 갖추고 있어 위협 감지 및 센서 용도로도 유용할 것”이라고 설명했다. 군집 로봇이 인체 내부에 투입되어 특정 부위에 약물을 전달하는 등 의료 분야에서도 활용될 수 있다.

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연구팀은 컴퓨터 모델을 활용해 음향 방출기와 감지기가 장착된 초소형 로봇의 움직임을 시뮬레이션했다. 그 결과, 각 로봇이 음향 통신을 통해 서로 협력하며 물고기 떼처럼 행동을 조정하는 '집단 지능'을 확인했다.

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아론슨 교수는 “각 로봇은 모터, 작은 마이크, 스피커, 오실레이터만으로 구성된 간단한 전자 회로지만, 음향 신호에 맞춰 스스로 동기화함으로써 높은 수준의 응집력을 보였다”고 말했다.

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이번 연구는 음파를 초소형 로봇 제어 수단으로 활용할 수 있음을 처음으로 보여줬다는 점에서 의미가 있다. 기존에는 주로 화학 신호로 제어되던 '활성 물질(Active Matter)' 분야에 새로운 이정표를 제시했다는 평가다.

 

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