서울대, 빛 구동 형상기억합금 마이크로 로봇 개발 l 난징대학, 로봇으로 '스마트 도서관' 구축

빛으로 구동하는 형상기억합금 마이크로 로봇 개발

서울대 안성훈 교수팀, 어드밴스드 머리티얼스 테크놀로지스 게재

    서울대 공대 기계항공공학부 안성훈 교수팀이 빛으로 움직이는 세포 크기의 마이크로 로봇을 개발했다.

안성훈 교수팀이 개발한 로봇은 길이 65 μm, 폭 25 μm, 높이 8 μm로 인체의 체세포와 비슷한 크기다. 니켈-티타늄 형상기억합금을 집속이온빔으로 가공해 만들어졌으며, 길이 방향으로 왕복 운동하는 구동기, 바닥과 접촉하는 다리, 미세 바늘로 구성돼 있다.

형상기억합금 마이크로 로봇의 활용 상상도

이 로봇은 레이저의 에너지를 이용해 최대 10 μm/s의 속도로 직선 운동을 하고, 최소 5 μm의 회전반경으로 곡선 운동을 할 수 있다. 로봇에 레이저를 비추면 형상기억 효과와 광열 트래핑 효과(optothermal trapping)에 의해 움직인다.

광열 트래핑 효과는 빛 에너지가 물체에 흡수되어 열 에너지로 전환되고, 물체 주변의 온도 변화에 의해 힘이 발생하는 현상이다. 특히 안 교수팀이 개발한 로봇은 2018년 노벨 물리학상을 수상한 광학 집게(optical tweezer) 방식과 달리, 투명하지 않은 마이크로 스케일 물체도 조작할 수 있다는 게 장점이다.

논문 제1저자인 서울대 김민수 박사(서울대 인간중심소프트로봇기술연구센터)는 “이 로봇은 기존의 마이크로 로봇 연구와 달리 생체적합재료인 형상기억합금으로만 제작됐다”며, “레이저 스캐닝으로 비교적 단순하게 로봇을 컨트롤할 수 있다”며 마이크로 로봇의 특징을 설명했다.

형상기억합금으로 제작된 마이크로 로봇

교신 저자인 서울대 안성훈 교수는 “전원이나 전자회로 없이, 빛으로 구동되고 형상기억합금으로만 만들어진 마이크로 로봇을 최초로 개발한 데 의의가 있다”며, “향후 인체 내부와 유사한 환경에서 구동되는 조건을 찾는다면, 질병을 치료하거나 세포를 분류하는 생명과학 분야에 활용될 것”이라고 말했다.

이 연구는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies) 12월호 표지 논문(Front cover)으로 발표됐으며, 한국연구재단의 중견연구자 지원사업(전략과제), ADD 특화센터 등의 지원을 받아 수행됐다.

박경일  robot@irobotnews.com 로봇신문사

中 난징대학, 로봇으로 '스마트 도서관' 구축

우한대,중국농업대학,홍콩중문대 등으로 확대

    중국 여러 대학 도서관에서 활약하고 있는 똑똑한 로봇이 화제다.

중국 언론 ‘UPS커지왕’에 따르면 난징대학이 직접 개발한 4세대 스마트 도서 조사 로봇 '투커(图客)'를 여러 대형 도서관에 배치, 적용하기 시작했다. 최근 4세대 투커는 난징대학, 우한(武汉)대학, 중국농업대학, 홍콩중문(香港中文)대학, 청두(成都)대학, 동제(同济)대학 등 여러 대학의 도서관에서 운영되기 시작했으며 호평받고 있다.

난징대학 컴퓨터소프트웨어 신기술국가중점실험실 천리쥔(陈力军) 교수는 '2019년 중국 미래 교육 및 스마트 장비 전시회'에서 난징대학 도서관이 공동으로 개발한 4세대 고주파수 및 고화질 스마트 도서 조사 로봇 투커를 공개했다.

투커는 사물인터넷(IoT) 감지, 컴퓨터비주얼, 빅데이터 처리, 인공지능(AI), 이동 로봇 등 기술을 결합하고 RFID 기술을 채택해 도서 내에 칩을 인식, 정확하게 도서 조사를 할 수 있다. 도서관에서 도서가 잘못 비치되는 문제를 효과적으로 해결해주고 있다.

투커는 최근 4세대까지 개발됐으며 시간당 2만 개의 서적을 스캔할 수 있으며 위치인식 정확도가 98%에 이른다. 누락율은 3% 미만이다. 밀리미터(mm)급 정밀도를 통해 성능 지표가 해외 선두 수준에 이르렀다고 중국 언론은 설명했다.

1세대 투커는 글로벌 첫 도서 조사 로봇으로 2015년에 소개된 이래 14항의 국가 발명 특허와 4항의 국제 특허권을 보유하고 있다.

2015년 난징대 도서관에 적용되기 시작했으며 자체 내비게이션, 지도 구축, 스마트 감지 및 장애물 회피, 빅데이터 분석 등 기술을 적용해 조사 속도와 정확도를 높이고 업무 효율을 제고했다. 투커는 스크린을 통해 도서의 위치를 보여줄뿐 아니라 흥미있을 만한 도서를 추천해줄 수도 있다. 듀얼 레이저 레이더 시스템과 이미지 구축 알고리즘 등 다양한 기술을 적용해 도서관 인프라 개조 없이도 스마트 도서관으로 운영할 수 있게 한다.

Erika Yoo  erika_yoo@irobotnews.com로봇신문사

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