메뚜기에서 영감 받은 점프 로봇, 멀리뛰기 세계 챔피언에 등극

올해 초 청색기술을 활용해 '클릭 딱정벌레(click beetle)에서 영감을 받은 메커니즘으로 공중으로 높이 점프하는 초소형 높이뛰기 로봇을 개발한 미국 일리노이대학교(University of Illinois)에서 이번에는 기존의 설계를  수정하여 매우 먼 거리를 점프할 수 있는 멀리뛰기 로봇을 개발했다고 밝혔다.

지난 14일 동 대학 사메 토픽(Sameh Tawfick) 교수가 이끄는 연구팀이 밝힌 자료에 따르면 새로 개발한 멀리뛰기 로봇은 동전 크기의 1/4 정도에 불과하며, 메뚜기의 탄력 있는 다리에서 영감을 얻어 개발한 것으로 거친 지형도 통과할 수 있을 것으로 보인다.

먼저 개발한 높이뛰기 로봇은 소형 코일 액추에이터(actuator)가 빔 모양의 메커니즘을 당기는 방식을 채택하고 있다. 

액추에이터가 점점 더 팽팽하게 꼬이며 메커니즘이 서서히 구부러지면 탄성 에너지를 저장하게 된다. 메커니즘이 특정 임계치에 도달하면 모든 에너지가 갑자기 방출되고 증폭되어 로봇을 위로 쏘아 올린다.

이번에 개발한 새로운 멀리뛰기 로봇은 이전의 높이뛰기 로봇과 비슷한 시스템을 사용하지만 메뚜기의 탄력 있는  다리에서 영감을 얻었다.

이 시스템의 핵심은 3D 프린팅으로 제작된 고무와 같은 성질을 가진 탄성중합체(elastomer)를 4개로 연결하는 것인데, 열처리된 나일론 낚싯줄로 만들어진 코일형 액추에이터를 비틀어 미리 하중을 가하는 방식이다. 저장된 탄성 에너지가 방출되면 로봇은 수직 및 수평으로 점프하여 클릭 딱정벌레에서 영감을 얻은 이전 모델보다 훨씬 더 많은 수평 거리를 뛸 수 있다.

딱정벌레는 지구상의 거의 모든 생태학적 틈새에 서식한다. 그리고 지구상의 동물 4마리 중 1마리는 딱정벌레다. 이 녀석들은 가장 사랑받는 벌레와 가장 비난받는 해충이 포함된다. 딱정벌레는 대부분 성체가 되면 갑옷을 입는다. 성체의 길이는 24~45mm에 이른다. '클릭 딱정벌레'는 주로 포식을 피하기 위해 격렬한 "딸깍(click)" 소리를 내며 공중으로 튕길 수 있다고 해서 붙여진 이름이다. 

사메 토픽 교수와 동료들은 108대의 로봇을 제작하여 테스트했는데, 그 중 가장 작은 로봇은 무게가 0.216g에 불과하고 몸 길이의 60배를 점프할 수 있었다. 이 멀리뛰기 로봇은 배터리로 작동하며, 센서가 장착된 이 로봇의 후속 모델들은 언젠가 농작물 모니터링이나 기계 내부 검사와 같은 분야에서 본격적인 활용이 기대된다.

사메 토픽 교수는 "제가 알기로는 곤충 크기의 로봇으로 멀리뛰기를 시연하는 것은 이번이 처음"이라며 "이는 로봇이 자신의 크기보다 더 거친 지형을 가로질러 이곳에서 저곳으로 점프하며 계획된 이동을 할 수 있다"라고 의미를 부여했다.

아래 동영상에서 로봇 중 하나가 실제로 작동하는 모습을 확인할 수 있다.

멀리뛰기 로봇 [동영상=University of Illinois]