꿈틀꿈틀 좁은 길 탐험! UCSD, 인체 혈관도 누빌 '줄기 로봇' 개발 성공¶
원제목: Steerable Micro-Bots Are Ready to Explore - Hackster.io
핵심 요약
- UCSD 연구진이 좁은 공간을 탐색할 수 있는 신축성 있는 '줄기 로봇'을 개발했음.
- 이 로봇은 액정 엘라스토머(LCE) 액추에이터와 공기압을 이용해 100도 이상의 급격한 회전이 가능함을 보였음.
- 인체 혈관이나 제트 엔진 내부 같은 접근하기 어려운 환경에서의 의료 및 산업 분야 활용 가능성이 열렸음.
상세 내용¶
UC 샌디에고(UCSD) 공학자들이 인간의 혈관과 같이 복잡하고 좁은 공간을 탐색할 수 있는 혁신적인 부드러운 '줄기 로봇'을 개발하는 데 성공했습니다. 이 로봇은 기존의 딱딱한 부품을 사용하는 로봇과는 달리, 유연한 소재와 정교한 제어 시스템을 통해 전에 없던 이동성과 탐색 능력을 선보입니다. 전통적인 로봇 기술로는 구현하기 어려웠던, 매우 작고 민첩하며 유연한 로봇의 필요성이 대두되던 시점에 이 기술은 큰 주목을 받고 있습니다. 이 새로운 로봇은 불과 수 밀리미터 폭의 인공 피부로 만들어졌으며, 독창적인 제어 메커니즘을 통해 복잡한 구조 속에서도 방향을 바꾸고 100도가 넘는 회전을 할 수 있습니다. 연구팀은 이 로봇을 '줄기 로봇'이라 명명했으며, 로봇이 끝에서부터 스스로 몸을 뒤집으며 마치 양말이 뒤집히듯 성장하는 방식으로 움직입니다. 이러한 독특한 이동 방식은 주변 환경과의 마찰을 최소화하여 인체 혈관이나 섬세한 기계 장치와 같은 민감한 환경에 적합합니다. 이전의 부드러운 줄기 로봇들은 전진은 가능했으나, 구부러지거나 꼬불꼬불한 경로를 이동하는 데 한계가 있었습니다. 이 문제를 극복하기 위해 연구팀은 로봇 피부에 초박형 액정 엘라스토머(LCE) 액추에이터를 통합했습니다. LCE 소재는 열을 받으면 수축하는 성질을 가지는데, 이를 통해 소규모에서도 강력하면서도 유연한 움직임을 구현할 수 있습니다. 각 LCE 액추에이터는 유연한 히터와 쌍을 이루며, 작은 전기 전류를 통해 온도가 상승하면 해당 방향으로 로봇의 몸체를 구부립니다. 로봇 둘레와 길이에 여러 쌍의 히터와 액추에이터를 배치함으로써 연구진은 로봇을 다방향으로 조종하고 복잡한 곡선과 회전을 만들어낼 수 있었습니다. 로봇의 움직임은 내부 공기압과 액추에이터 온도 조절을 결합하여 제어됩니다. 공기압을 조절하면 로봇의 강성이 변하는데, 높은 압력은 로봇을 곧게 유지시키고 낮은 압력은 더 많은 구부림을 허용합니다. 액추에이터 온도를 조절하면 구부러지는 정도를 세밀하게 조정할 수 있습니다. 연구팀은 이 두 가지 요소를 결합한 하이브리드 제어 방식이 가장 뛰어난 정밀도와 반응성을 제공한다는 것을 발견했습니다. 실험실 테스트에서 연구진은 직경 3~7mm, 길이 약 25cm의 줄기 로봇을 제작했습니다. 이 작은 크기에도 불구하고 로봇은 100도를 초과하는 급격한 회전을 하고 자신의 직경의 절반 크기만 한 틈을 통과할 수 있었습니다. 특히, 한 로봇은 인체 대동맥과 연결 혈관 모델을 성공적으로 탐색하며 미래 의료 시술에서의 잠재력을 입증했습니다. 다른 로봇은 제트 엔진 내부 모델을 탐사하며 기존 도구가 도달하기 어려운 산업 검사 분야에서의 활용 가능성을 보여주었습니다. 향후 연구는 시스템을 더욱 소형화하고 원격 또는 자율 제어를 가능하게 하는 데 초점을 맞출 예정입니다. 이러한 개선을 통해 이 작고 조종 가능한 줄기 로봇은 곧 이전에 접근 불가능하다고 여겨졌던 환경을 탐험하게 될 것입니다.
편집자 노트¶
인간형 로봇이 화려한 동작과 발전된 기술로 언론의 주목을 받고 있지만, 미래에는 인간형 로봇보다 더 작고 특화된 로봇들이 우리 삶에 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사하는 흥미로운 연구 결과입니다. UCSD 연구진이 개발한 이 '줄기 로봇'은 기존 로봇 기술의 한계를 뛰어넘는 유연성과 민첩성을 보여줍니다. 이 로봇의 핵심은 액정 엘라스토머(LCE) 액추에이터와 공기압을 이용한 독창적인 제어 방식입니다. LCE는 열에 반응하여 수축하는 특성을 가지는데, 이를 로봇의 움직임을 제어하는 데 활용한 것입니다. 마치 살아있는 생물처럼, 여러 개의 작은 액추에이터가 정교하게 작동하면서 로봇은 100도 이상의 급격한 회전까지 가능하게 됩니다. 이는 좁고 복잡한 환경, 예를 들어 우리 몸속의 혈관이나 비행기 엔진 내부와 같이 기존에는 접근이 거의 불가능했던 공간을 탐사하고 작업하는 데 혁신적인 가능성을 열어줍니다. 미래에는 이 로봇이 혈관 속을 돌아다니며 질병을 진단하거나 치료하는 데 사용될 수도 있고, 위험한 산업 현장에서 정밀 검사를 수행하는 데 기여할 수도 있습니다. 이는 단순한 기술 발전을 넘어, 우리가 건강을 유지하고 안전한 환경을 보장받는 방식에 근본적인 변화를 가져올 수 있음을 의미합니다. 물론 아직 초기 단계의 연구이며, 더욱 소형화되고 자율적인 제어 기능이 추가되어야 실용화될 수 있겠지만, 이러한 '미세 로봇'의 발전은 우리가 상상하는 것 이상으로 미래 사회를 변화시킬 잠재력을 지니고 있습니다.