알코올로 움직이는 로봇 딱정벌레 '로비틀'


남캘리포니아대 연구진,'사이언스 로보틱스'에 연구 성과 발표


     알코올의 일종인 메탄올을 에너지원으로 움직이는 마이크로 로봇(곤충 로봇)이 개발됐다.


미국 남캘리포니아대학 연구진은 배터리나 외부 동력장치 없이도 로봇 내부에 있는 메탄올을 연소시키는 방식으로 에너지를 얻을 수 있는 로봇 딱정벌레 ‘로비틀(RoBeetle)’을 개발하고 연구 성과를 전문 저널인 ‘사이언스 로보틱스’ 최신호에 발표했다.


YANG ET AL., SCIENCE ROBOTICS 2020

남캘리포니아대 연구진이 개발한 로봇 딱정벌레


 

Watch a tiny robot powered by alcohol


Robots tend to be powered by batteries and plug sockets. But the RoBeetle is a little different. This insect-size microbot (defined as weighing less than 1 gram) runs on methanol, a type of alcohol commonly found in solvents and antifreeze.


Liquid fuels like methanol hold more energy per unit volume than batteries, especially on a small scale. This means methanol-powered microbots don’t require an additional external power source, such as wires or electromagnetic fields. They could therefore theoretically move around with more autonomy than their electrically powered counterparts while retaining their minuscule size.




In a new study, researchers designed tiny artificial muscles that can contract and relax—just like the real thing. The system uses nickel-titanium alloy wires covered in a platinum powder, which speeds up the burning of methanol vapor. This produces heat, which causes wires in the robot’s legs to shorten and, after cooling, re-extend, driving the RoBeetle’s movement.


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https://www.sciencemag.org/news/2020/08/watch-tiny-robot-powered-alcohol


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로봇 딱정벌레는 무게 88mg으로, 자신의 몸무게(연료탱크 제외)의 2.6배에 달하는 물체를 싣고 이동할수 있다. 연료탱크를 포함하면 자신의 몸무게의 1.3배까지 물체를 실을 수 있다. 연료탱크에 95mg의 메탄올을 채우면 최대 2시간까지 이동할 수 있다.


로봇 딱정벌레가 10도 경사지를 오르고 있다


연구팀의 실험 결과 로봇 딱정벌레는 완만한 경사지를 오를 수 있으며 유리, 콘크리트 등 지면의 재료적 특성과 상관없이 주행할 수 있다. 이 로봇은 수축과 이완이 가능한 소형 인공근육을 갖추고 있다. 이 근육 시스템은 메탄올의 연소를 빠르게 하기 위해 플래티늄 분말안에 니켈-티타늄 합금 배선을 갖추고 있다. 여기를 가열 또는 냉각하면 로봇 다리에 위치한 배선이 길어졌다 짧아졌다하면서 이동하는 게 가능하다.




연구팀에 따르면 메탄올을 활용하면 배터리 방식보다 에너지의 효율이 획기적으로 개선된다. 가장 좋은 성능을 갖고 있는 배터리의 경우 kg당 1.8MJ(megajoules)의 에너지 밀도를 갖고 있지만 메탄올로 움직이는 로봇 딱정벌레의 에너지 밀도는 최대 20MJ/kg에 달한다는 게 연구진의 설명이다. 이번 로봇 딱정벌레 개발에 참여한 네스토르 페레즈-아란시비아는 “배터리의 에너지 밀도가 나무 낮아 새로운 동력원을 필요로 했다”면서 메탄올 연료로 움직이는 로봇 개발 배경을 설명했다.


연구팀은 앞으로 메탄올보다 효율적인 에너지인 프로판 등을 활용해 에너지 밀도를 50MJ/kg까지 향상시키는 기술을 개발할 계획이다. 또 미 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)의 지원을 받아 로봇 딱정벌레 크기의 완전 자율비행 로봇 개발을 희망하고 있다.

장길수  ksjang@irobotnews.com 로봇신문사

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Posted by engi, conpaper Engi-

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