바람과 빛의 힘으로 하늘을 나는 요정 같은 로봇 날짜: 2023년 1월 30일 원천: 탐페레 대학교 요약: 꿀벌과 같은 꽃가루 매개자의 손실은 전 세계 생물 다양성에 큰 도전이며 식량 생산에 문제를 일으켜 인류에게 영향을 미칩니다. 연구원들은 이제 인공 근육이 장착된 최초의 수동 비행 로봇을 개발했습니다. 이 인공 요정이 수분에 활용될 수 있을까요?
자극 반응성 폴리머의 개발은 차세대 소규모 무선 제어 소프트 바디 로봇을 위한 풍부한 재료 관련 기회를 가져왔습니다. 한동안 엔지니어들은 이러한 재료를 사용하여 걷고, 수영하고, 점프할 수 있는 작은 로봇을 만드는 방법을 알고 있었습니다. 지금까지 아무도 그들을 날게 할 수 없었습니다.
Tampere University의 Light Robots 그룹 연구원들은 현재 스마트 소재를 날게 만드는 방법을 연구하고 있습니다. Academy Research Fellow이자 그룹 리더인 Hao Zeng과 박사 연구원인 Jianfeng Yang은 FAIRY - Light Responsive Materials Assembly 기반 비행 에어로봇 이라는 프로젝트를 위한 새로운 디자인을 내놓았 습니다. 그들은 바람에 의해 날고 빛에 의해 제어되는 폴리머 조립 로봇을 개발했습니다.
"천연 종자보다 우수한 이 인공 종자에는 부드러운 액추에이터가 장착되어 있습니다. 액추에이터는 빛에 반응하는 액정 엘라스토머로 만들어져 가시광선 여기 시 강모의 개폐 동작을 유도합니다."라고 Hao Zeng은 설명합니다.
인공 요정은 빛에 의해 제어됩니다
Zeng과 Yang이 개발한 인공 요정에는 몇 가지 생체 모방 기능이 있습니다. 높은 다공성(0.95)과 가벼운(1.2mg) 구조로 인해 바람이 부는 공기에 쉽게 떠다닐 수 있습니다. 또한 안정적으로 분리된 와류 고리 생성으로 바람을 이용한 장거리 여행이 가능합니다.
"요정은 레이저 빔이나 LED와 같은 광원으로 전원을 공급하고 제어할 수 있습니다."라고 Zeng은 말합니다.
이것은 빛이 작은 민들레 씨앗과 같은 구조의 모양을 바꾸는 데 사용될 수 있음을 의미합니다. 요정은 모양을 변경하여 바람의 방향과 힘에 수동으로 적응할 수 있습니다. 폴리머 어셈블리의 이륙 및 착륙 동작을 제어하기 위해 광선을 사용할 수도 있습니다.
농업 분야의 잠재적 응용 기회
다음으로 연구원들은 태양광에서 장치의 작동을 가능하게 하기 위해 재료 감도를 개선하는 데 집중할 것입니다. 또 GPS, 센서 등 초소형 전자소자와 생화학적 화합물을 탑재할 수 있도록 구조를 업스케일링할 예정이다.
Zeng에 따르면 훨씬 더 중요한 애플리케이션의 가능성이 있습니다.
"공상 과학 소설처럼 들리지만 우리 연구에 포함된 개념 증명 실험은 우리가 개발한 로봇이 인공 수분에 적합한 현실적인 응용 프로그램을 향한 중요한 단계를 제공한다는 것을 보여줍니다."라고 그는 밝혔습니다.
미래에는 꽃가루를 운반하는 수백만 개의 인공 민들레 씨앗이 자연풍에 의해 자유롭게 분산된 다음 수분을 기다리는 나무가 있는 특정 지역으로 빛에 의해 조종될 수 있습니다.
"지구 온난화로 인한 꽃가루 매개자의 손실이 생물 다양성과 식량 생산에 심각한 위협이 되었기 때문에 이것은 전 세계적으로 농업에 큰 영향을 미칠 것입니다."라고 Zeng은 말합니다.
해결해야 할 과제가 남아 있습니다.
그러나 많은 문제를 먼저 해결해야 합니다. 예를 들어 착륙 지점을 정확하게 제어하는 방법과 장치를 재사용하고 생분해성으로 만드는 방법은 무엇입니까? 이러한 문제는 재료 과학자 및 마이크로로봇에 종사하는 사람들과의 긴밀한 협력이 필요합니다.
FAIRY 프로젝트는 2021년 9월에 시작하여 2026년 8월까지 지속됩니다. 핀란드 아카데미에서 자금을 지원합니다. 비행 로봇은 Max Planck Institute for Intelligent Systems (독일)의 Wenqi Hu 박사와 Aalto University의 Hang Zhang 박사 와 협력하여 연구되었습니다