날개 4개로 날아다니는 초소형 로봇 곤충

미국 워싱턴대학교에서 날개 4개를 이용해 날아다니는 소형 로봇을 개발했습니다.

소이어 벅민스터 풀러(Sawyer Buckminster Fuller) 워싱턴대학교 교수는 2013년 로버트 우드(Robert J. Wood) 하버드대학교 교수 연구실 소속으로 벌을 닮은 로봇 ‘로보비(RoboBee)’ 개발에 참여했었는데요. 지난해 4월에는 ‘로봇공학 및 자동화 국제 콘퍼런스(ICRA) 2018’에서 하늘을 나는 곤충 로봇을 소개했습니다. 공개한 로봇은 회로에 레이저를 쏘면 이를 에너지로 변환해 날개를 움직여 뜨는 기술을 보여줍니다. 이때까지는 로봇에 날개 2개만을 사용했습니다. 그것만으로는 부족했었던 걸까요.

이번에 소개한 로봇은 4개의 날개가 달려있습니다. 로보비에 사용한 것과 같은 ‘압전 액추에이터(piezoelectric actuator)’를 사용했으며 외관은 드론 중에서도 로터 4개를 이용해 움직이는 쿼드콥터(quadcopter)를 많이 닮았습니다.

무게는 143밀리그램(mg)으로 매우 가볍습니다. 소형 로봇이 해결해야 할 가장 큰 과제로 에너지 저장이 있는데요. 오랜 시간 날기 위해서는 큰 배터리가 필요하며 무게가 늘어날수록 더 많은 에너지가 필요로 합니다. 로봇은 추가적으로 260밀리그램을 더 들어 올릴 수 있어 센서나 배터리, 슈퍼 커패시터(super capacitor)를 들어 올리기에 충분하다고 합니다.

프로펠러와는 달리 날개는 균형을 잡는 데 어려움이 많습니다. 날개가 2개라면 로봇 제어는 더욱 어려울 것입니다. 다행히 날개 4개로는 좌우로 회전하는 요(Yaw), 앞뒤로 이동하는 피치(Pitch), 좌우로 이동하는 롤(Roll)을 조합해 로봇의 자세를 바꿔가며 안정적으로 비행할 수 있게 됩니다. 

소이어 풀러 교수는 이후 계획으로 기존 로봇을 개선하고 걷거나 점프하는 기능 들을 추가하는 방법에 대해 고민하겠다고 밝혔습니다. 그는 “로봇을 저궤도로 쏘아 올리는 데 드는 발사 비용은 1kg당 약 10만 달러에 달하기에 우리가 만드는 1g도 안 되는 마이크로 로봇이 가지는 잠재력은 크다”라고 덧붙였습니다.