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세상에서 가장 작고 가벼우면서도 속도가 빠른 곤충형 로봇이 개발됐다. 코너 트리그스타드 미국 워싱턴주립대 연구원팀은 2023년 10월 IEEE/RSJ 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 컨퍼런스(IROS)에서 각각 소금쟁이와 작은 벌레를 모방해 개발한 로봇 ‘워터 스트라이더’와 ‘미니버그’를 발표하고, 같은 해 12월 13일 국제학술지 ‘IEEE Xplore’에 연구 결과를 실었다. ^{doi: 10.1109/IROS55552.2023.10342518}

워터 스트라이더는 소금쟁이처럼 다리를 이용해 수면 위에 뜰 수 있다. 로봇의 무게는 55mg, 미니버그의 무게는 이보다 더 가벼운 8mg이다. 두 로봇 모두 초속 약 6mm 속도로 움직일 수 있다. 연구를 진행한 트리그스타드 연구원은 보도자료를 통해 “실제 곤충보다는 느리지만 다른 마이크로 로봇과 비교했을 땐 매우 빠른 속도”라고 설명했다. 참고로 개미의 무게는 약 5mg, 이동 속도는 초속 1m다.

소형 로봇 개발의 핵심은 로봇을 움직이는 기계 부품인 액추에이터다. 연구팀은 액추에이터의 크기를 수 mg 수준으로 소형화했다. 액추에이터의 소재는 형상기억합금을 썼다. 형상기억합금은 가열하면 모양이 변하고, 이후 온도 등 조건이 맞으면 원래의 모양으로 되돌아간다.

연구팀은 매우 얇은 형상기억합금 전선으로 액추에이터를 만들었다. 전선에 전류를 통하게 해, 전선의 온도를 변화시키며 로봇을 움직이게 만든 것이다. 이때 전선의 지름을 1000분의 1인치 정도로 얇게 만들어 매우 적은 양의 전류가 흘러도 전선이 쉽게 가열되고 냉각될 수 있도록 만들었다.

연구팀은 형상기억합금 액추에이터를 사용해 로봇의 발이나 지느러미를 1초에 최대 40회까지 움직이게 만들었다. 또한 자기 무게의 155배에 달하는 무게를 들어올릴 힘도 낼 수 있었다. 로봇에 쓰이는 일반적인 모터와 달리 로터 등의 복잡한 회전 부품을 쓸 필요가 없으며, 매우 미세한 전류만 사용한다는 장점도 가진다.

소형 로봇은 인공 수분이나 수색 및 구조, 환경 모니터링, 미세 가공, 로봇 보조 수술 등 다양한 곳에 활용될 수 있다. 연구팀은 앞으로 소형 배터리나 촉매 연소를 사용해서 전원 공급을 받지 않아도 자율적으로 작동할 수 있는 소형 로봇을 개발할 계획이라 밝혔다.