MIT 연구진, 자기 완성에 한 걸음 더 다가가다

엘리 커윈

Netflix의 디스토피아 SF 시리즈 "Black Mirror"의 에피소드인 "Hated in the Nation"에서는 수천 마리의 로봇 꿀벌이 꽃에서 꽃으로 윙윙거리며 감소하는 곤충 개체수를 보충하기 위해 식물에 수분을 공급합니다. 그리고 에피소드의 로봇은 결국 인간 발명가에게 등을 돌리고 인공 독침을 희생자의 머리에 박아 387,000명이 넘는 사람을 죽였지만 오늘날의 공중 로봇을 완성하기 위해 노력하는 MIT 과학자들은 우리가 그것에 대해 걱정할 필요가 없다고 믿을 것입니다.

글쎄, 지금은.

로봇 꿀벌에 대한 쇼의 불길한 전망에도 불구하고 MIT의 연구원들은 인공 공중 생물의 완성에 한 걸음 더 다가섰습니다. 3월 15일 발표된 논문에서 MIT 연구원 그룹은 탄력 있는 근육과 같은 작동기와 자가 수리 기술을 사용하면 로봇 꿀벌의 견고성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다.

“날아다니는 곤충은 믿기 어려울 정도로 이해하기 어렵습니다.” MIT 조교수이자 소프트 및 마이크로 로봇공학 연구소 소장이자 논문의 수석 저자인 케빈 첸(Kevin Chen)의 말입니다. “곤충이 사용하는 공기 역학적 원리는 예를 들어 비행기나 기타 비행 물체와는 매우 다릅니다. 따라서 규모가 큰 비행 로봇을 만들려고 하면 곤충을 이해할 수 있는 도구가 확실히 제공됩니다.”

Chen은 역사적으로 연구는 비행 로봇의 비행 제어 가능성과 충돌 방지를 완벽하게 하는 방법에 중점을 두었다고 말했습니다. 그러나 그는 제어 가능성에 대한 이러한 강조는 꿀벌이 항상 사물에 부딪히고 계속해서 날 수 있기 때문에 자연에서 보는 것과는 다르다고 말합니다. 실제로 연구에 따르면 꿀벌은 최대 40%의 날개를 잃어도 공중에서 계속 윙윙거릴 수 있습니다. 꿀벌이 그토록 탄력 있는 비행을 할 수 있는 이유는 부딪치고 부딪힌 후에도 계속 비행할 수 있는 능력 때문입니다.

그래서 MIT 연구원들은 날개에 구멍을 낸 후 날아다니는 로봇을 수리하고 복구하는 방법을 찾아 이러한 탄력성을 모방하려고 했습니다.

대학원생과 교수들은 구멍과 충격을 견딜 수 있고 로봇의 날개를 계속 펄럭일 수 있는 유전체 탄성중합체 액추에이터(DEA)라고 불리는 일종의 연질 인공 근육으로 전환했습니다. 근육과 같은 소재는 전극 사이에 채워진 엘라스토머 층으로 만들어집니다. 그리고 전압이 가해지면 전극이 엘라스토머를 압착하여 날개를 빠르게 펄럭입니다.

“우리 로봇의 독특한 점은 액추에이터가 부드럽다는 것입니다. 그것은 일종의 부드러운 인공 근육입니다.”라고 Chen은 말했습니다. “그리고 로봇이 작동하는 영상을 보면 부드러운 인공 근육이 수축하고 늘어나는데… 근육과 매우 유사합니다. 그리고 지난 주에 발표된 연구의 주요 기여는 비슷한 수준의 견고성을 인공 근육에 통합하려는 노력이었습니다."

그런 다음 과학자들은 DEA를 사용하여 크고 작은 구멍이나 부상으로 날개를 손상시키는 두 가지 유형의 견고성 테스트를 수행했습니다. 엘라스토머가 경미한 부상을 입으면 날개에 동력을 공급하는 데 사용되는 전압을 사용하여 로봇은 자체 청소라는 프로세스에 참여합니다. 본질적으로 작은 결함이 나타나면 전압이 소진되고 결함 근처의 로컬 전극이 분리되어 로봇의 나머지 부분과 격리됩니다. 이로 인해 로봇의 나머지 부분은 계속 정상적으로 작동합니다.

큰 부상(로봇에 공기가 들어갈 수 있는 더 큰 구멍)이 발생했을 때 연구원들은 레이저를 사용하여 결함을 외과적으로 제거했습니다. 이로 인해 더 큰 결함이 분리되고 자체 청소 프로세스를 통해 분리될 수 있는 경미한 부상만 남았습니다.

“큰 손상 지점이 있으면 레이저를 사용하여 손상 부분을 잘라냅니다. 그래서 효과적으로... 레이저는 큰 부상을 둘러싸는 가벼운 부상을 만듭니다. 그리고 경미한 부상은 자동으로 치유될 수 있으며... [그리고] 액추에이터의 나머지 부분으로부터 격리될 수 있습니다.”라고 Chen은 말했습니다. “그래서 경미한 부상이 큰 부상을 격리하고 경미한 부상이 스스로를 격리한다는 개념입니다. 이는 큰 부상을 격리하는 것과 같습니다. 그래서 어떤 의미에서 우리는 부드러운 인공 근육에 작은 수술을 하기 위해 레이저를 사용하는 것에 비유합니다.”