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조지아텍, 압전 액추에이터 기술 활용 초소형 로봇 개발3D프린팅 기술로 로봇 다리 제작
  • 장길수
  • 승인 2019.07.22 01:30
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조지아텍 연구진이 압전 액추에이터 등에서 발생하는 진동을 이용해 동력을 발생시키는 3D프린팅 초소형 로봇(micro-bristle-bots)을 개발했다고 밝혔다. 

압전 액추에이터는 전기를 가하면 진동이 발생하는 데 역으로 진동을 주면 전기가 발생하는 성질을 갖고 있다. 연구진은 압전 액추에이터를 통해 진동을 일으킨후 여기서 발생하는 전기를 이용해 초소형 로봇의 다리를 동작하도록 했다.

이번에 개발한 초소형 로봇은 압전 액추에이터뿐 아니라 초음속 기기,소형 스피커 등의 진동을 이용해 동력을 발생시킬 수 있다. 로봇의 길이는 2mm 정도에 불과하며 너비는 1.8mm, 두께는 0.8mm다. 무게는 약 5mg이다. 연구진이 공개한 사진을 보면 동전 보다 매우 작은 크기임을 알수 있다.

초소형 로봇은 압전 액추에이터에 3D프린터로 제작한 폴리머 몸체를 결합하는 방식으로 만들어졌다. 폴리머 몸체는 ‘2-광자폴리머 리토그래피(TPP:two-photon polymerization lithography)’ 3D 프린팅 기술을 적용했다. 

연구진은 초소형 로봇에 4개 또는 5개의 다리를 만들고 진동을 줘 로봇을 전진하도록 만들었다. 로봇이 크기가 너무 작아 내부에 배터리를 장착하기는 힘들다. 대신 로봇들은 서로 다른 진동 주파수에 반응한다. 진동 주파수는 로봇 다리의 크기, 직경, 로봇의 설계, 주변 기하학에 따라 달라질 수 있다. 진동의 진폭을 통해 로봇의 이동 속도를 제어할수 있다고 한다. 이같은 기술을 적용하면 진동 주파수가 상이한 초소형 로봇을 여러개 제작해 군집 로봇으로 활용할 수 있다.

초소형 로봇이 상하로 움직이면 다리의 설계 방식에 따라 수직적 동작이 특정 방향으로 이동하는 지향성 움직임으로 변환된다. 이번 연구를 주도한 '아즈데 안사리(Azadeh Ansari)' 교수는 “초소형 로봇의 다리를 특별한 각도로 설계하면 진동에 따라 특정 방향으로 움직인다”고 설명했다.

연구진은 3D 프린팅 기술을 이용해 초소형 로봇을 다량으로 만들 수 있기 때문에 군집 로봇을 제작해 상이한 진동 주파수에 반응하도록 만들 수 있다고 설명했다. 연구진은 사람의 몸안에 들어가 병을 치료하는 로봇으로 활용할수 있을 것으로 기대하고 있다. 현재 의료용 로봇의 경우 외부에서 마그네틱 기술을 이용해 제어할 수 있지만 여러 로봇을 투입할 경우 개별적으로 제어하는게 힘든데 이같은 한계를 극복할 수 있을 것으로 보고 있다.

이번 연구는 전문 학술지인 ‘마이크로메카닉스 앤 마이크로엔지니어링 저널’에 게재됐다.

장길수  ksjang@irobotnews.com

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