美 브라운대, 크릴 새우 로봇 개발

​

​

▲브라운대 연구팀이 갑각류 새우에서 영감을 받아 해양 탐험용 로봇새우(RoboKrill)를 개발했다. (사진=아카이브.org)

​

과학자들은 지구의 바다와 그 과정, 그리고 그 안에 살고 있는 살아있는 유기체를 더 잘 이해하기 위해 이들을 탐험하고 물속에서 자료를 수집할 수 있어야 한다. 최근 몇 년 동안 로봇 공학자들은 수중 환경의 탐사와 감시를 도울 수 있는 점점 더 발전된 시스템을 개발하려고 노력해 왔다.

​

테크익스플로어는 지난 6일(현지시각) 미국 브라운대학과 멕시코 국립자치대학(Universidad Nacional Autonoma de Mexico) 연구원들이 갑각류인 크릴(krill) 새우에서 영감을 받은 새로운 로봇인 로보크릴(RoboKrill)을 만들었다고 전했다.

​

논문에 소개된 이 로봇은 크릴의 수영 운동학을 인공적으로 복제해 수중 환경에서 원활하게 움직인다.

​

이 연구를 수행한 연구팀 중 한 명인 모니카 M. 윌헬머스 브라운대 조교수는 이 프로젝트 전에 자신이 바다에서 플랑크톤 응집체의 역할을 이해하기 위한 다양한 연구를 수행하고 있었다고 말했다.

​

그녀는 “이를 위해 빛 신호를 이용해 이 유기체의 행동을 조절하는 실험을 했다. 그 후 나는 생물체의 행동을 외부적으로 통제하는 대신 수영하는 생물과 같은 역동적 특징을 가진 로봇 시스템을 사용하는 것이 좋다고 생각했다”고 개발 동기에 대해 밝혔다.

​

윌헬머스는 처음에는 크릴의 수영 운동학을 복제한 로봇 시스템 개발 가능성을 잠시 탐구할 계획이었다. 하지만 그녀는 곧 그녀의 프로젝트가 기존의 논문 보고서의 격차를 해결했기 때문에 많은 잠재력을 가지고 있다는 것을 깨달았다.

​

그녀는 “현재 매우 느리게, 또는 매우 빠르게 수영하도록 설계된 수영선수(크릴새우)들이 있지만, 그 사이에는 아무것도 없다”며 “따라서 나는 그러한 ‘중간’ 속도 로봇 시스템을 개발하는 것이 특히 큰 시스템으로는 다루기 어려운 작업을 완수하는 문을 열어줄 엄청난 기회들이라는 것을 깨달았다. 우리가 만든 제품은 이러한 목적을 달성하기 위한 기준이다”라고 말했다.

​

​

​

▲새우의 외지(外肢·expodite)와 내지(內肢·endopodite)(a)를 본떠 만든 작은 새우 로봇 다리(b,c)는 과학자들이 수중 생물을 연구하고 도달하기 힘든 바다의 일부까지 가서 탐험하는 데 도움을 줄 수 있다. (사진=아카이브.org)

​

새우 로봇 디자인을 개발할 때 윌헬머스와 그녀의 동료들은 실험실에서 독립적으로 다른 매개 변수들을 시험했다. 이후 그들은 원하는 속도와 운동학을 달성하기 위해 이러한 매개 변수를

​

장래에 로보크릴은 생물학자들과 환경 과학자들에 의해 해양 환경을 원격으로 탐사하고 귀중한 수중 데이터를 수집하는 데 사용될 수 있다. 연구팀은 실제 환경에서 로봇의 성능을 평가하는 한편 이 로봇을 계속 개선해 나갈 계획이다.

​

윌헬머스는 “우리는 이제 반(半)운동학 형태학적 특징과 추력 생성에서의 동적 상호작용 영향을 연구하고, 우리가 할 수 있는 단순시스템 개발을 위한 중요한 변수를 최적화하며, 그런 다음에는 이를 소형화하거나 축소할 것”이라고 밝혔다.

​

그녀는 “우리의 궁극적 목표는 예를 들어 서로 다른 컴팩트한 환경을 감지하거나 개입하는 데 사용할 수 있는 작은 시스템을 설계하는 것이다”라고 말했다.

​

궁극적으로 윌헬머스와 그녀의 동료들은 특정 연구 데이터를 수집하기 위해 실제 해양 환경에 배치될 수 있는 인공 수영선수 무리를 개발하기를 희망하고 있다. 팀은 이 로봇새우들을 실제 환경에 배치한 후 다양한 매개변수를 더 테스트하고 디자인을 개선해 크기를 cm 이내로 줄이면서 수영 능력을 더욱 향상시키게 될 것이다.

​

이성원 sungwonly09@gmail.com

<저작권자 © 로봇신문사 무단전재 및 재배포금지>