모터 없이 수백 가지 모양으로 변신, 점프·험지 주행까지 가능한 '메타봇' 등장¶
원제목: US' new robots can snap into hundreds of shapes, easily jump, crawl on tough terrains
핵심 요약
- 모터 없이도 수백 가지 모양으로 자유롭게 변형 가능한 신개념 로봇이 개발되었습니다.
- 이 로봇은 평면 시트 형태로 시작하여 전기나 자기장에 반응하는 박막을 통해 다양한 형태로 변신하며 움직입니다.
- 복잡한 지형을 탐색하고 물체를 집거나 들어 올리는 등 다재다능한 기능을 수행할 수 있어 활용성이 높습니다.
상세 내용¶
최근 미국 연구진에 의해 모터 없이도 수백 가지의 안정적인 형태로 변형 가능하며, 점프나 험지 주행까지 가능한 새로운 유형의 로봇이 개발되었습니다. 이 로봇은 '메타봇'이라 불리며, 단일 평면 재료로 제작되어 마치 애니메이션 속의 움직이는 플라스틱 시트와 같은 형태를 띱니다. 북부 노스캐롤라이나 대학의 연구팀 주도로 개발된 이 메타봇은, 단순한 폴리머 시트에 구멍을 뚫고 표면에 전기나 자기장에 반응하는 박막을 입혀 만들어집니다. 이 박막은 액추에이터 역할을 하여 원격으로 로봇의 형태를 변화시킬 수 있습니다.
이 평면 로봇은 점프하거나 여러 속도로 기어가는 등 다양한 이동 모드를 갖추고 있습니다. 이러한 시스템은 높은 적응성과 기동성을 보여주며 복잡한 지형에서도 능숙하게 경로를 개척할 수 있습니다. 여러 개의 시트를 연결하면, 처음에는 종이처럼 평평했던 구조가 구부러지고 접히면서 수많은 안정적인 형태로 스스로 변형됩니다. 예를 들어, 네 개의 시트를 연결하면 256가지의 다른 안정적인 상태로 변형될 수 있는 메타봇이 만들어집니다.
연구팀은 로봇이 다양한 지형에 적응하거나 물체를 잡고 들어 올리는 등의 다양한 기능을 수행하기 위해 모양과 보행 방식을 변경할 수 있다는 점도 밝혔습니다. 또한, 압전 재료를 박막에 통합하면 전압과 헤르츠를 조절하여 메타봇에 제어된 진동을 일으킬 수 있으며, 이는 로봇의 움직임을 추가로 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 한 곳에 머물러 있으면서 좌우로 회전하는 메타봇을 만들 수 있습니다.
이 연구는 'Science Advances' 저널에 게재되었으며, 연구진은 고도의 재구성 능력을 갖춘 개발 가능한 표면 기반의 다안정 박막 메타구조를 활용하여 적응형 조작 및 이동성을 구현했습니다. 이러한 다안정 메타구조는 얇은 폴리머 시트를 자르고 접착하여 제작되며, 프로그래밍된 탄성 에너지를 저장할 수 있습니다. 단일 유닛은 최대 20가지의 안정적인 구성을 달성하며, 4개 유닛의 조립은 단순한 접힘을 통해 256가지의 재구성된 상태를 생성합니다.
연구진은 또한 이러한 시스템이 높은 적응성과 기동성을 보여주며, 주문형 형태 변환을 통해 복잡한 지형과 제한된 환경을 탐색할 수 있다고 강조했습니다. 이는 에너지 효율적인 재구성 가능한 소프트 로봇 플랫폼의 길을 열어줄 것으로 기대됩니다. 연구의 제1 저자인 Jie Yin 교수는 이것이 초기 단계의 개념 증명 연구이지만, 로봇 제작 접근 방식이 저렴하면서도 매우 적응성이 뛰어나다는 것을 보여준다고 언급했습니다. 연구팀의 목표는 메타물질과 로봇 공학을 연결하는 것이며, 결과가 매우 유망하다고 밝혔습니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 '메타봇'이라 불리는 새로운 개념의 로봇 기술을 선보이며, 기존 로봇의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 가능성을 제시합니다. 일반적으로 로봇은 복잡한 구조와 모터, 동력원을 필요로 하지만, 이 메타봇은 놀랍게도 단순한 평면 시트 형태로 시작하여 외부 자극에 반응해 스스로 형태를 바꾸고 움직입니다. 마치 살아있는 것처럼 다양한 모양으로 변신하고, 심지어 점프하거나 험악한 지형을 기어 다니는 능력까지 갖췄다는 점은 매우 인상적입니다. 이는 로봇 제작의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 발견이라고 할 수 있습니다.
특히 주목할 점은 '모터리스(motorless)' 로봇이라는 것입니다. 이는 기존 로봇의 부피와 무게, 에너지 소비 문제를 획기적으로 줄일 수 있는 잠재력을 지닙니다. 또한, 단순한 폴리머와 박막이라는 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용한다는 점은 상용화 가능성을 높이며, 다양한 산업 분야에 즉시 적용될 수 있을 것으로 보입니다. 예를 들어, 재난 현장에서 좁은 공간을 탐색하거나, 의료 분야에서 미세한 수술을 돕는 등 기존 로봇이 접근하기 어려웠던 영역에서 활용될 수 있을 것입니다. 이 기술의 발전은 미래 우리 삶의 안전과 편의성을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다.