표면 장력 조작 능력 가진 로봇 개발 Why We Built a Bug Robot That Can Surf

 

   기계공학 교수인 하산 마수드와 박사과정 학생인 미치 팀(Mitch Timm)은 어떻게 그들이 물 건너는 곤충들로부터 영감을 받아 작고 스스로 움직이는 로봇을 만들었는지 그들의 블로그에 공유했다.

 

 

수세기 동안, 인간은 혁신을 위한 영감을 끌어내기 위해 자연을 바라보았다. 하늘의 새에서 바다의 물고기에 이르기까지, 이 생물들이 천 년에 걸쳐 자연적으로 완성해 온 것을 연구함으로써, 기술자들은 오늘날 우리의 삶의 방식에 필수적인 새로운 기술을 만들어낸다.

 

 

생물에서 영감을 받은 로봇 기술은 육지, 공중, 수중에서의 여행에 관한 한 우리가 가능하다고 생각하는 것의 경계를 넓힌다. 

그러나 공기-물 인터페이스에 촛점을 맞춘 로봇은 거의 없다. 

 

 

곤충, 거미류, 심지어 박테리아와 같은 많은 생물학적 유기체들은 표면 장력을 이용하여 이 경계에 설 수 있는 능력을 가지고 있다. 

 

그러나, 이 종들 중에서, 소수의 종들만이 엄청난 속도와 기동성으로 액체 표면을 가로질러 자신들을 나아가게 하기 위해 표면 장력을 조작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 우리는 이것을 할 수 있는 로봇을 만들었고 우리의 연구는 최근에 바이오 인스퍼레이션과 바이오모방학에 발표되었다.

 

 

 

선형 속도 테스트
 

표면 장력을 사용하는 마랑고니(표면장력 효과) 서퍼들
지방질로 가득 찬 배설물을 방출함으로써, 특정 곤충들은 국부적인 표면장력을 변화시킬 수 있다 - 이 경우, 물에 비누를 첨가하는 것과 같이 - 곤충을 앞으로 끌어당기는 표면력 불균형을 야기한다. 이 놀라운 능력은 이전 MTU 뉴스 기사에서 공유된 연구에서 살펴본 표면 장력 기울기를 생성하여 추력을 생성하는 방법인 마랑고니 (Marangoni) 추진에 의해 발생한다. 이러한 유기체의 뛰어난 능력에 자극을 받아 추진과 방향 전환 모두에 대해 Marangoni 효과에만 의존하는 자체 구동 및 원격 제어 로봇을 개념화하고 만들었다.

 

놀랍게도, 마랑고니 서퍼들에 대한 이전 연구를 면밀히 조사하면 많은 곤충들이 이 추진 방법을 사용하지만, 그것을 사용하는 대부분의 로봇 디자인은 초보적인 상태로 남아 있다는 것을 알 수 있다.

 

 

이러한 기술적 결함을 해결하기 위해, 우리의 서핑 로봇은 자유로운 수면 위에 설 수 있을 뿐만 아니라, 이소프로필 알코올(IPA)의 통제된 방출을 통해 이동성과 기동성을 위해 마랑고니 추진력을 사용할 수 있다.

 

황기철 콘페이퍼 에디터

Ki Chul Hwang Conpaper editor 

 

(Source: 

https://www.mtu.edu/unscripted/2021/10/guest-blog-why-we-built-a-bug-robot-that-can-surf.html)

kcontents