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이 민첩한 로봇 곤충들이 꽃가루를 전파하는 데서 벌들을 대체할 수 있을까요?
MIT 연구자들이 고도로 발전된 로봇 곤충을 개발하여 효율적인 인공 수분과 실내 농업의 혁신을 이끌어갔습니다.
서두르시나요? 여기 간단한 요약 정보를 보세요!
- 로봇들은 종이 클립보다 무게가 가볍면서도 복잡한 동작, 더블 플립을 포함하여 수행합니다.
- 개선된 날개와 힌지는 효율적인 인공수분을 위한 양력, 안정성, 그리고 지구력을 향상시킵니다.
- 연구자들은 로봇에 배터리와 센서를 장착하여 자율적인 야외 항해를 가능하게 하려고 합니다.
자연의 수분꽃들에서 영감을 받은 이 작은 비행 로봇들은, 어제 MIT의 발표에서 상세히 보고되었듯이, 농업의 환경적 영향을 줄이면서 다층 창고에서의 농작물 수확량을 증가시키는 것을 약속합니다.
개선된 디자인 덕분에 로봇들은 1,000초 이상 머무를 수 있습니다 – 이는 이전 버전들보다 100배 이상 긴 시간입니다 – 그리고 더블 플립과 같은 복잡한 동작들을 실행할 수 있습니다. 종이 클립보다도 무게가 가벼운 이 로봇들은 더 빠르고 민첩하며, 비행 정밀도와 내구성이 향상되었습니다.
매사추세츠 공과대학(MIT)의 전기공학 및 컴퓨터 과학 (EECS) 부서의 부교수인 케빈 첸(Kevin Chen)은 이번 돌파구를 해당 분야에서 혁신적인 변화로 설명했습니다. “이 로봇의 향상된 수명과 정밀도로 인해, 우리는 인공조수와 같은 매우 흥미로운 응용 분야에 가까워지고 있습니다.”라고 그는 발표에서 보도하였습니다.
새로운 디자인은 이전 모델의 비효율성을 제거하였는데, 이전 모델에는 비행 중 서로 방해되는 여덟 개의 날개가 특징이었습니다. 현재 버전은 날개 네 개를 최적의 양력과 안정성을 위해 배열하여 센서나 배터리를 추가로 통합할 수 있는 공간을 확보하였습니다.
또한, 연구자들은 기계적 스트레스를 줄이기 위해 고급 변속기와 확장형 날개 힌지를 개발하여 내구성과 힘을 향상시켰습니다.
이러한 혁신들은 로봇이 이전보다 3배 더 많은 제어 토크를 생성할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 ‘M-I-T’라는 글자를 공중에서 그리는 등의 세련된 비행 패턴을 구현할 수 있게 되었습니다. 로봇들은 초당 35센티미터의 기록적인 속도를 달성하고, 정밀한 경로 추적을 보여주었습니다.
그럼에도 불구하고, 첸은 로봇과 자연의 수분자들 사이에 있는 차이를 인정했습니다. 단지 두 개의 날개와 정밀하게 조율된 근육을 가진 벌들은 여전히 제어력과 효율성에서 그들의 기계적 대응자들을 앞섭니다.
“벌의 날개는 매우 정교한 근육 세트에 의해 세밀하게 제어됩니다. 그 정교한 조정 수준은 우리를 진정으로 매료시키지만, 아직 우리는 그것을 복제할 수 없었습니다,”라고 첸이 말했습니다.
로봇의 움직임은 엘라스토머와 탄소나노튜브 전극으로 만들어진 인공 근육에 의해 구동됩니다. 이로써 그들의 날개를 흔들어 힘을 발생시킵니다. 연구자들은 꼼꼼한 레이저 절단 과정을 통해 정확한 날개 힌지를 제작하고 정렬하는 데 있어서의 도전을 극복했습니다.
앞으로, 팀은 비행 시간을 10,000초를 넘어서 연장하고, 꽃에 착륙하는 등의 작업에 대한 정밀도를 향상시키려고 계획하고 있습니다. 배터리, 센서, 컴퓨팅 기능의 통합은 향후 몇 년 동안 중점적으로 집중될 예정으로, 이를 통해 로봇들이 연구실 밖에서 자율적으로 탐색하고 수분하는 데 도움이 될 것입니다.
이 연구는 첸(Chen) 및 전기공학과 컴퓨터 과학(EECS) 대학원생인 수한 김(Suhan Kim), 이쉔 샤오(Yi-Hsuan Hsiao), 지지안 런(Zhijian Ren), 그리고 방문 학생인 지아슈 황(Jiashu Huang)이 주도하였으며, Science Robotics에 발표되었습니다.
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