다리 없이도 10피트 높이까지 점프할 수 있는 로봇을 개발하다

조지아 공대 엔지니어들은 작은 기생성 벌레의 움직임에 영감을 받아 농구대만큼 높이 점프할 수 있는 5인치 크기의 소프트 로봇을 만들었습니다.

탄소 섬유로 된 가시가 달린 실리콘 막대로 이루어진 이 장치는 다리가 없는데도 3미터 높이까지 뛰어오를 수 있습니다. 연구진은 선충류가 몸을 꼬집어 이상한 모양으로 앞뒤로 몸을 던지는 고속 영상을 본 후 이를 개발했습니다.

연구진은 4월 23일 Science Robotics 에 이 소프트 로봇을 소개했습니다 . 연구진은 이번 연구 결과가 다양한 지형, 높이, 방향으로 점프할 수 있는 로봇 개발에 도움이 될 수 있다고 밝혔습니다.

"선충류는 사람 머리카락보다 얇은 몸을 가진 놀라운 생물입니다."라고 이 논문의 공동 저자이자 화학 및 생체분자공학과(ChBE) 박사후 연구원인 서니 쿠마르는 말했다. "다리는 없지만 자기 몸길이의 최대 20배까지 점프할 수 있습니다. 마치 제가 누워서 3층 건물 위로 뛰어오르는 것과 같습니다."

선충류(회충이라고도 함)는 지구상에서 가장 풍부한 생물 중 하나입니다. 이들은 주변 환경과 인간, 곤충, 동물의 체내에 서식합니다. 숙주에게 질병을 유발하기도 하는데, 때로는 유익할 수도 있습니다. 예를 들어, 농부와 정원사들은 살충제 대신 선충류를 사용하여 침입성 해충을 박멸하고 식물을 보호합니다.

숙주의 몸에 들어가기 전에 숙주에게 달라붙는 한 가지 방법은 점프입니다. 조지아 공대 연구원이자 현재 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스 교수인 빅터 오레테가-히메네스는 고속 카메라를 사용하여 이 생물들이 가고 싶은 곳에 따라 몸을 다양한 모양으로 구부리는 모습을 관찰했습니다.

뒤로 점프할 때, 선충류는 머리를 위로 향하게 하고 몸의 중앙을 조여 꼬인 모양을 만듭니다. 그 모양은 사람이 웅크리고 있는 자세와 비슷합니다. 그 후, 선충류는 뒤틀린 모양에 저장된 에너지를 사용하여 마치 체조 선수가 백플립을 하는 것처럼, 앞뒤로 뒤집으며 뒤로 추진합니다.

앞으로 점프할 때, 벌레는 머리를 똑바로 향하고 몸의 반대쪽 끝을 공중으로 높이 뻗은 채 구부립니다. 이 자세는 마치 제자리 멀리뛰기를 준비하는 사람과 비슷합니다. 하지만 똑바로 뛰어오르는 대신, 벌레는 위로 솟구쳐 오릅니다.

"이 생물들은 질량 중심을 바꿈으로써 점프 방향을 조절할 수 있습니다. 이렇게 작은 크기에서 같은 높이에서 양방향으로 효율적으로 점프할 수 있는 다른 생물은 알려져 있지 않습니다."라고 쿠마르는 말했습니다.

그들은 몸을 매듭으로 묶을 뻔한 상황에서도 그렇게 합니다.

"꼬임 현상은 대개 결정적인 요인입니다."라고 ChBE 박사후 연구원이자 이 연구의 공동 저자인 이샨트 티와리는 말했다. "꼬인 혈관은 뇌졸중으로 이어질 수 있습니다. 꼬인 빨대는 쓸모가 없습니다. 꼬인 호스는 물을 끊습니다. 하지만 꼬인 선충은 공중에서 추진하는 데 사용되는 에너지를 저장합니다."

연구팀은 영상을 시청한 후, 점프하는 선충류의 시뮬레이션을 제작했습니다. 그런 다음 점프하는 선충류의 행동을 재현하는 소프트 로봇을 제작하고, 이후 점프 속도를 높이기 위해 탄소 섬유로 강화했습니다.

쿠마르와 티와리는 사드 밤라 부교수 연구실에서 연구하고 있습니다. 그들은 오레테가-히메네스 및 캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스 연구진과 함께 이 프로젝트에 참여했습니다.

연구팀은 꼬임 현상 덕분에 선충류가 점프할 때마다 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 것을 발견했습니다. 선충류는 10분의 1초 만에 에너지를 빠르게 방출하여 점프하며, 이 과정을 여러 번 반복할 만큼 강합니다.

이 연구에 따르면 엔지니어들은 탄소 섬유나 다른 소재로 간단한 탄성 시스템을 만들어 굽힘을 견디고 이를 활용해 다양한 지형을 뛰어넘을 수 있을 것으로 보입니다.

"최근 달에 점프 로봇이 발사되었고, 예측 불가능한 지형과 장애물을 통과해야 하는 수색 및 구조 임무에 활용될 다른 점프 로봇들이 개발되고 있습니다."라고 쿠마르는 말했습니다. "저희 연구실은 생물들이 고유한 신체를 사용하여 흥미로운 일을 하는 흥미로운 방식을 계속해서 연구하고 있으며, 이를 모방하는 로봇을 개발하고 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250423164027.htm