MIT, 인공근육 기반 마이크로 비행 로봇 개발

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▲ 인공근육 기반 마이크로 비행 로봇(사진=MIT)

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MIT 연구진이 인공근육 기술에 기반한 마이크로 비행 로봇을 개발했다고 17일(현지 시각) 밝혔다.

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케빈 첸 등 MIT 연구진은 ‘유전체 탄성중합체 액추에이터(DEA·dielectric elastomer actuators)' 기술을 활용해 무게 0.16g에 불과한 ’근육을 닮은‘ 소프트 액추에이터를 개발하고, 연구 성과를 전문 저널인 ’어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)‘ 최신판에 게재했다고 밝혔다.

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이번에 개발된 마이크로 비행 로봇은 과거에 이뤄졌던 여러 DEA 기반 마이크로 시스템의 성능을 능가한다는 평가를 받는다. 이 로봇은 낮은 전압에도 작동하며, 작은 크기에도 불구하고 높은 내구성을 지니고 있다.

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케빈 첸은 “우리는 꽃가루 수정, 집단적인 수색 활동 업무를 수행할 수 있는 곤충과 같은 군집 로봇을 만들겠다는 장기적인 비전을 갖고 있다”면서 “3년 전부터 우리는 근육을 닮은 소프트 액추에이터로 구동되는 비행 로봇을 개발해왔다”고 말했다.

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이전 연구에서 연구진은 공중에서 곡예동작을 수행하고, 다른 물체와 충돌 후에도 빠르게 기능을 회복할 수 있는 여러 마이크로 로봇을 선보였다. 이 같은 유망한 성과에도 불구하고, 소프트 액추에이터는 2kV의 높은 구동 전압을 필요로 했고, 외부 전력공급장치 없이 작동할 수 없다는 한계를 보였다.

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케빈 첸은 “소프트 액추에이터가 전선없이 비행하기 위해선 소프트 액추에이터가 더 낮은 전압에서 작동할 필요가 있다”고 말했다.

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▲ 인공근육 기반 마이크로 비행 로봇. 향후 꽃가루 수정에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. (사진=MIT)

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이번에 개발된 소프트 액추에이터는 한쌍의 소프트 캐패시터(soft capacitors)처럼 작동한다. 전압이 가해지면 사람과 동물의 근육이 수축하는 방식과 유사하게 정전력이 발생해 액추에이터를 변형시킨다. 이 액추에이터는 초당 400회 진동하고, 이 동작이 양력을 발생시켜 로봇이 날 수 있도록 한다. 이 소프트 로봇은 강하고 민첩하며 비행 중 장애물과 충돌해도 기능을 회복할 수 있다. 0.16초 안에 360도 회전이 가능하다.

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이전 성과에 비해 소프트 액추에이터는 500V의 낮은 전력으로 구동 가능하며, 양력도 80% 개선된 것으로 나타났다. 연구팀은 “앞으로 구동 전압을 500V에서 100V 아래로 낮추고, 소형 로봇을 위한 소형 회로와 배터리를 설계하겠다"며 "우리는 언젠가 로봇이 스스로 전력을 운반하고 전선 없이 비행할 수 있기를 바라고 있다"고 밝혔다.

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장길수 ksjang@irobotnews.com

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