빛으로 제어되는 소프트 로봇 개발 A kirigami-based soft robot controlled by light l 곤충 드론과 비행 로봇 VIDEO: The stealthy little drones that fly like insects

대만 타이베이과기대, 빛으로 제어되는 소프트 로봇 개발

3차원 종이 접기(키리가미) 기술 기반

    빛으로 제어할 수 있는 ‘3차원 종이접기(키리가미:kirigami)’ 기반 소프트 로봇이 개발됐다. 3차원 종이접기는 평면 형태의 종이를 이용해 3차원의 구조물을 만드는 것이다.

3차원 종지접기 기반의 소프트 로봇을 만드는 모습((사진=어드밴스트 머티어리얼스 유튜브 동영상 갈무리)

A kirigami-based soft robot controlled by light Soft robots are machines composed of actuating elements built from flexible materials. The development of stimuli‐responsive soft actuators has become a major driving force in pushing the frontiers of microrobotics. Current designs include small, remotely controlled or powered devices, and while many advances have been made, most soft microscale robots are rather simple in terms of design and architecture, and it remains a challenge to create complex 3D soft robots with stimuli‐responsive properties. View full text https://www.advancedsciencenews.com/a-kirigami-based-soft-robot-controlled-by-light

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‘어드밴스드 사이언스 뉴스‘에 따르면 대만 국립타이베이과학기술대(National Taipei University of Technology) ’유치에 청(Yu-Chieh Cheng)‘ 교수는 핀란드 탐페레대(Tampere University) ’하오 정(Hao Zeng)‘ 박사와 공동으로 빛으로 제어할 수 있는 소프트 로봇을 개발했다. 3차원 종이 접기 방식으로 소프트 로봇을 만들고, 빛으로 로봇의 움직임을 제어할 수 있다. 이 소프트 로봇의 종이접기 필름 액추에이터는 액정 네트워크(liquid-crystal networks)로 만들어졌으며 외부 자극에 반응한다. 연구팀은 연구 성과를 전문 저널인 ’어드벤스드 머티리얼스(Advanced Materials)‘에 발표했다.

 

소프트 로봇이 빛의 조작에 의해 움직이는 모습(사진=어드밴스트 머티어리얼스 유튜브 동영상 갈무리)

유치에 청 교수는 “2D를 3D 구조로 변환하고 광선을 이용해 기계적인 액추에이션을 유도했다”며 이를 통해 빛으로 제어되는 키리가미 로봇 기술을 구현했다고 말했다. 연구팀은 3차원 종이접기 기반의 구르는 로봇(rolling robot)을 만들고 빛으로 제어하는 모습을 시연했다. 이 로봇은 빛의 조작에 따라 앞이나 뒤로 구를 수 있고 미리 설정된 2D 궤적에 따라 이동할 수 있다.

장길수  ksjang@irobotnews.com 로봇신문사

Soft robots designed using kirigami principles 

  

곤충의 날개짓을 흉내내는 드론과 비행 로봇

애니멀 다이나믹스,델프트공대 등 개발

    잠자리나 파리 등 곤충은 날개짓을 하면서 공중을 비행하거나 제자리 비행(호버링)을 한다. 강한 바람이 불더라도 곤충이 날개짓을 하면서 호버링 비행을 하는 것은 과학자들에게는 좀처럼 흉내낼 수 없는 놀라운 능력이다. 로봇 과학자들은 프로펠러나 회전자(rotor)가 아니라 곤충의 날개짓을 모사한 드론이나 비행 로봇을 만들려는 노력을 꾸준히 시도해왔다.

Alex Caccia with a prototype of the Skeeter drone - ANIMAL DYNAMICS

알렉스 카시아 대표가 스키터 드론을 들고 있다(사진=애니멀 다이나믹스)

The stealthy little drones that fly like insects Engineers admire the dragonfly's flying ability, but have found it impossible to mimic When Storm Ciara swept across the UK in February, Alex Caccia was strolling on Oxford's Port Meadow watching birds take to the air. He marvelled at their indifference to high winds: "While airliners were grounded by the weather the birds couldn't care less!" It was more than just a passing thought for Mr Caccia, who is the chief executive of Animal Dynamics, a technology start-up applying lessons from wildlife to drone design. Formed in 2015 to pursue the science known as biomechanics, his company already has two drones to show for an intimate study of bird and insect life. One takes inspiration from a dragonfly, and has attracted funding from the military. Its four wings make it steady in high winds that would defeat existing miniature spy drones. View full text https://www.bbc.com/news/business-51840027

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영국 BBC는 지난 2015년 설립된 스타트업 ’애니멀 다이나믹스(Animal Dynamics)‘와 네덜란드 델프트공대의 곤충을 모사한 드론 기술을 소개하고 있다. 애니멀 다이나믹스는 회사 이름에서 알 수 있는 것처럼 곤충 등 살아있는 동물의 구조와 움직임을 로봇 기술에 구현하는 데 힘을 쏟고 있다. 이미 곤충과 새의 날개를 모사한 2종의 드론을 개발했고, 국방기관으로부터 펀딩을 받아 관련 프로젝트를 진행 중이다. 기존 스파이 드론을 대체할 수 있는 곤충 모사 드론을 보급하겠다는 게 국방기관들의 생각이다.

애니멀 다이나믹스는 ’스키터(Skeeter)'라는 드론 개발 비밀 프로젝트를 추진하고 있다. 스키터는 파리나 잠자리처럼 날개짓을 하면서 비행하는 드론이다. ‘알렉스 카시아(Alex Caccia)‘ CEO는 “날개짓을 하는 장치를 개발하는 것은 아주 힘든 일”이라며 “잠자리는 놀라운 비행 능력을 갖고 있으며 아름답게 설계됐다“고 말했다.

잠자리의 비행 능력은 3억년에 이르는 진화 과정의 산물인데 애니멀 다이나믹스는 지난 4년동안 시속 37km의 강풍에도 호버링 비행이 가능한 드론 개발을 추진해왔다. 물론 잠자리처럼 날개짓을 하는 드론이다. 이 드론에 채택된 소프트웨어는 드론에게 자율성과 장애물을 피할 수 있는 능력을 제공한다.

애니멀 다이나믹스의 스키터 드론(사진=애니멀 다이나믹스)

스키터는 카메라와 통신연결용 장치들이 탑재될 예정이다. 또 주요 고객인 국방부의 예산에 큰 부담을 주지 않을 정도로 저렴하게 만든다는 계획이다. 현재 개발된 스키터는 길이 8인치(약 20cm) 정도로, 실제 생산 모델은 더 작을 것으로 보인다. 소형의 드론에 항공역학과 내비게이션 기술을 응축하기 위해 스마트폰에 채택된 전자기술에 의존하고 있다는 게 회사측 설명이다. 애니멀 다이나믹스 뿐 아니라 대부분 미니 드론 개발업체들은 로보틱스, 생물학, 소프트웨어를 드론 설계에 반영하기 위해 스마트폰의 설계를 참고하고 있다고 BBC는 지적했다.

델프트공대가 개발한 델플라이(사진=델프트공대)

날개짓을 하는 비행 로봇을 개발하고 있는 네덜란드 델프트공대(Delft University of Technology) ’귀도 드 크룬(Guido de Croon)’ 교수 역시 생물역학(bio-mechanics) 분야의 선진 연구자들이 스마트폰에 빚을 지고 있다고 시인했다.

드 크룬 교수팀은 그동안 대량 생산 디지털 부품에 의존해 날개짓으로 움직이는 초소형 비행로봇 개발을 추진해왔다. 현재 개발한 드론인 ‘델플라이(DelFly)’는 무게 50g 미만으로 초파리의 날개짓을 모사했다. 델플라이는 초경량 투명 포일(foil)로 만들어졌으며 경량의 모터로 6~8분 정도 비행할 수 있다.

이 로봇의 스마트폰용 카메라 렌즈는 드론의 인공지능 소프트웨어에 동영상을 피드백한다. 연구팀은 현재 곤충의 장애물 회피 능력을 갖춘 비행 로봇을 개발하고 있다. 연구팀의 목표는 실내에서 자율비행할 수 있는 비행 로봇을 개발하는 것인데, 향후 온실내 작물의 모니터링에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

스키터 드론을 개발한 애니멀 다이나믹스는 스키터 보다 훨씬 큰 무인 비행체인 ‘스토크(Stork)’도 개발했다. 스토크는 패러세일(parasail:낙하산을 메고 모터보트나 자동차 따위에 이끌려 공중으로 나는 스포츠)과 큰 새의 날개에서 아이디어를 얻었다. 이 무인비행체는 얼핏보면 하늘을 나는 유모차처럼 생겼다. 유모차가 낙하산을 타고 하강하는 모습을 하고 있다.

 

애니멀 다이나믹스의 스토크(사진=애니멀 다이나믹스)

스토크는 물건을 싣고 패러세일과 같은 날개를 이용해 하늘을 비상한다. 후면쪽을 향해 있는 프로펠러와 전기 동력 엔진을 갖추고 있다. 스토크는 GPS신호를 이용해 원격으로 제어할 수 있다. 신발 박스 크기의 짐칸을 갖추고 있어 물건을 싣고 비행할 수 있다. 수직 이착륙 비행이 가능하다. 애니멀 다이나믹스는 제약회사인 화이자와 제휴해 스토크를 의약품 배송에 활용하는 방안을 추진하고 있다.

장길수  ksjang@irobotnews.com 로봇신문사

DelFly Nimble - an agile insect-inspired robot 

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