개미처럼 생긴 로봇 떼가 무거운 물건을 들어올리고 장애물 위로 몸을 던집니다.

한국의 과학자들은 개미처럼 협력하여 크기의 몇 배에 달하는 물체를 횡단하고 집는 등 엄청난 업적을 달성하는 작은 자기 로봇 떼를 개발했습니다.

이번 연구 결과는 12월 18일 수요일 Cell Press 저널에 게재되었습니다. 장치회전 자기장 하에서 작동하는 이러한 마이크로 로봇 떼는 막힌 동맥에 대한 최소 침습적 치료 제공 및 유기체의 정확한 안내와 같이 개별 로봇이 처리하기 어려운 까다로운 환경에서 어려운 작업을 수행하는 데 사용될 수 있음을 시사합니다.

“주변 환경에 대한 마이크로로봇 무리의 높은 적응성과 무리 제어의 높은 자율성 수준은 놀라웠습니다.”라고 한국 서울 소재 한양대학교 유기나노공학과 저자인 정재위(Jung Jae Wie)는 말했습니다.

Wie와 동료들은 다양한 작업에서 수행되는 다양한 조립 구성으로 마이크로로봇 떼가 얼마나 잘 수행되는지 테스트했습니다. 그들은 높은 종횡비로 조립된 떼가 단일 마이크로로봇의 몸체 길이보다 5배 더 높은 장애물을 기어올라갈 수 있고 하나씩 장애물 위로 몸을 던질 수 있다는 것을 발견했습니다.

높은 포장 밀도를 지닌 1,000개의 마이크로로봇으로 구성된 대규모 떼는 물 위에 떠 있는 뗏목을 형성하고 각 로봇의 무게보다 2,000배 더 무거운 알약을 스스로 감싸서 떼가 액체를 통해 약물을 운반할 수 있게 했습니다.

마른 땅에서 로봇 무리는 개인보다 350배 무거운 화물을 운반하는 데 성공했고, 또 다른 마이크로 로봇 무리는 막힌 혈관과 유사한 막힌 관을 뚫을 수 있었습니다. 마지막으로, 회전과 궤도 끌기 동작을 통해 Wie의 팀은 로봇 떼가 작은 유기체의 동작을 안내할 수 있는 시스템을 개발했습니다.

과학자들은 개미들이 서로 뭉쳐 길의 틈을 메우거나 홍수에서 살아남기 위해 뗏목 모양으로 모여드는 방식에서 영감을 받아 로봇 떼가 어떻게 집단적으로 목표를 달성할 수 있는지 연구하는 데 점점 더 관심을 갖게 되었습니다. 마찬가지로, 함께 작업하면 로봇이 실패에 대한 저항력이 더 커집니다. 그룹의 일부 구성원이 목표에 미치지 못하더라도 나머지 구성원은 결국 성공할 때까지 프로그래밍된 동작을 계속 수행합니다.

"이전 군집 로봇공학 연구는 점대점 접촉을 통해 함께 모이는 구형 로봇에 초점을 맞추었습니다."라고 Wie는 말합니다. 이번 연구에서 연구진은 더 강한 자기력을 공유하는 큐브 모양의 마이크로로봇으로 구성된 떼를 설계했습니다.

더 큰 표면적(각 큐브의 전체 면)이 접촉할 수 있기 때문에 매력이 있습니다.

각 마이크로로봇은 높이가 600마이크로미터이며 강자성 네오디뮴-철-붕소(NdFeB) 입자가 내장된 에폭시 본체로 구성되어 있어 자기장에 반응하고 다른 마이크로로봇과 상호 작용할 수 있습니다. 두 개의 연결된 자석을 회전시켜 생성된 자기장으로 로봇에 전력을 공급함으로써 로봇 떼가 자가 조립될 수 있습니다. 연구진은 로봇이 자화되는 각도를 변경하여 로봇이 서로 다른 구성으로 함께 모이도록 프로그래밍했습니다.

Wie는 "우리는 현장 복제 몰딩 및 자화를 사용하여 비용 효과적인 대량 생산 방법을 개발하여 일관된 성능을 위한 균일한 형상 및 자화 프로파일을 보장했습니다."라고 말했습니다.

"연구 결과는 유망하지만, 떼가 실제 적용에 대비하려면 더 높은 수준의 자율성이 필요합니다"라고 Wie는 말합니다.

"자기 마이크로로봇 떼는 외부 자기 제어가 필요하며 실제 동맥처럼 복잡하거나 제한된 공간을 자율적으로 탐색하는 능력이 부족합니다."라고 그는 말합니다. "향후 연구는 움직임과 궤적에 대한 실시간 피드백 제어와 같이 마이크로로봇 무리의 자율성 수준을 향상시키는 데 중점을 둘 것입니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241218131354.htm