로봇이 동물을 앞지르는 이유는 무엇입니까?

로봇공학 엔지니어들은 동물처럼 걷거나 뛸 수 있는 로봇을 만들기 위해 수십 년 동안 연구해 왔으며 수백만 달러의 연구비를 투자해 왔습니다. 하지만 오늘날 존재하는 로봇으로는 불가능한 일을 많은 동물들이 할 수 있다는 사실은 여전히 ​​남아 있습니다.

“누는 거친 지형을 따라 수천 킬로미터를 이동할 수 있고, 산양은 문자 그대로 절벽을 기어올라 거기에 없는 것처럼 보이는 발판을 찾을 수 있으며, 바퀴벌레는 다리를 잃고도 속도를 늦추지 않을 수 있습니다.”라고 Dr. Max Donelan, 사이먼 프레이저 대학교 생의학 생리학 및 신체 운동학과 교수. “이런 지구력, 민첩성, 견고함을 갖춘 로봇은 없습니다.”

로봇이 동물보다 뒤처지는 이유와 방법을 정량화하기 위해 선도적인 연구 대학의 과학자 및 엔지니어로 구성된 학제간 팀은 로봇 실행의 다양한 측면에 대한 자세한 연구를 완료하고 이를 동물의 동등한 것과 비교했습니다. 과학로봇공학. 이 논문에서는 엔지니어가 사용하는 측정 기준에 따르면 생물학적 구성 요소가 제작된 부품에 비해 놀라울 정도로 성능이 좋지 않다는 사실을 발견했습니다. 하지만 동물이 뛰어난 점은 이러한 구성 요소를 통합하고 제어하는 ​​것입니다.

Donelan과 함께 팀은 Drs로 구성되었습니다. Sam Burden, 워싱턴 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과 부교수; Tom Libby, SRI International 수석 연구 엔지니어; Kaushik Jayaram, 콜로라도 볼더 대학교 기계공학과 Paul M Rady 조교수; Georgia Institute of Technology의 Dunn Family 물리학 및 생물과학 부교수인 Simon Sponberg가 있습니다.

연구원들은 각각 실행 중인 로봇을 만들기 위해 결합되는 5가지 서로 다른 “하위 시스템”(전력, 프레임, 작동, 감지 및 제어) 중 하나를 연구하고 이를 생물학적 등가물과 비교했습니다. 이전에는 동물이 로봇을 능가하는 것은 생물학적 구성 요소의 우월 때문이라는 것이 일반적으로 받아들여졌습니다.

Libby는 “사소한 예외를 제외하면 엔지니어링 하위 시스템이 생물학적 등가물보다 성능이 뛰어나고 때로는 근본적으로 성능이 뛰어났다는 것이 밝혀졌습니다.”라고 말했습니다. “그러나 또한 매우 분명한 것은 전체 시스템 수준에서 동물을 로봇과 비교하면 움직임 측면에서 동물이 놀랍다는 것입니다. 그리고 로봇은 아직 따라잡지 못했습니다.”

연구진은 로봇공학 분야에 대해 좀 더 낙관적으로, 로봇공학이 기술을 개발하는 데 소요된 상대적으로 짧은 시간을 수백만 년에 걸쳐 진화한 셀 수 없이 많은 세대의 동물과 비교하면 실제로 그 진전이 놀라울 정도로 빠르다고 지적했습니다. .

Burden은 “진화는 방향이 없기 때문에 더 빠르게 움직일 것”이라고 말했습니다. “우리는 로봇을 설계하고 한 로봇에서 무언가를 배우고 이를 다른 모든 로봇에 다운로드하는 방법을 많이 수정할 수 있지만 생물학에는 그런 옵션이 없습니다. 따라서 로봇을 엔지니어링할 때 우리보다 훨씬 더 빠르게 움직일 수 있는 방법이 있습니다. 진화를 통해 가능하지만 진화는 엄청나게 앞서 있습니다.”

단순한 엔지니어링 과제 그 이상으로 효과적인 달리기 로봇은 수많은 잠재적인 용도를 제공합니다. 바퀴 달린 로봇으로 탐색하기 어려운 인간을 위해 설계된 세계에서 ‘라스트 마일’ 배송 문제를 해결하든, 위험한 환경에서 검색을 수행하거나 위험 물질을 취급하든, 이 기술에 대한 잠재적인 응용 분야는 많습니다.

연구원들은 이 연구가 더 나은 하드웨어를 만드는 것이 아니라 기존 하드웨어를 더 잘 통합하고 제어하는 ​​방법을 이해하는 데 중점을 두고 로봇 기술의 미래 개발을 지시하는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다. Donelan은 “엔지니어링이 생물학으로부터 통합 원리를 학습함에 따라 작동하는 로봇은 생물학적 로봇만큼 효율적이고 민첩하며 견고해질 것입니다.”라고 결론지었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240424160230.htm