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- 로봇은 파도처럼 움직이는 500㎛ 두께의 얇은 막으로 된 지느러미를 가지고 있어
- 초당 최대 12cm를 이동할 수 있고 최대 0.38㎨의 가속도를 달성
- 적외선과 가시광선 센서를 탑재해 빛의 방향으로 자율적으로 이동
- 생태학 연구, 오염 모니터링, 수자원 농업 등에 활용될 수 있을 것으로 기대

미니 수영 로봇 "오리 사냥"
엔지니어들이 편형동물을 기반으로 민첩한 로봇 개발

엔지니어들은 신용카드보다 작지만 많은 재능을 가진 수영 로봇을 개발했다. 민첩한 로봇은 바다 편형동물을 본떠 만들어졌으며, 파도와 같은 지느러미 움직임으로 움직인다. 이 기계는 빛의 발원지뿐만 아니라 물체도 자율적으로 따라갈 수 있다. 미래에는 이 작은 로봇이 수중 농업이나 산호초 탐사 등에 활용될 수 있을 것이다. 

▲ 수영 로봇은 매우 가벼워서 잎사귀처럼 물 표면에 떠다닌다. © EPFL-LMTS

동물은 종종 발명품의 영감이 된다. 특히 로봇공학 분야에서 엔지니어들은 수백만 년에 걸쳐 동물 세계에서 진화한 메커니즘, 예를 들어 곤충의 보행 메커니즘이나 원숭이의 점프 다리 등을 따른다. 땅뿐만 아니라 수중에서도 엔지니어들은 자연을 모델로 효율적인 로봇을 개발하고 있다.

작은 로봇이 파도를 만든다

막스 플랑크 지능 시스템 연구소의 플로리안 하트만 연구팀이 개발한 새로운 수영 로봇도 수중 세계에서 영감을 받았다. 이 로봇은 해양 편형동물(Polycladida)의 수영 메커니즘을 모방했다.

연구자들은 "편형동물의 경우 지느러미는 몸 전체를 따라 세로로 뻗어 있으며 지느러미를 따라 여러 개의 이동파를 생성하여 운동과 안정성에 기여한다"고 설명했다. 비슷한 방식으로 움직이기 위해 로봇은 파도처럼 움직이는 500㎛ 두께의 얇은 막으로 된 지느러미를 가지고 있어 표면에 떠 있을 만큼 가볍다.

▲ "전자 편형동물"은 신용카드보다 작다. © MPI-IS

'전자 편형동물'은 적외선과 가시광선 센서를 탑재해 빛의 방향으로 자율적으로 이동할 수 있다. 로봇은 위 영상에서 고무 오리에 부착된 광원을 따라가는 모습을 통해 이러한 재능을 보여준다. 이러한 감각적 인식은 편형동물과 공통적으로 나타나는 특징으로, 편형동물 역시 광감각 기관을 가지고 있어 들어오는 빛의 밝기와 방향을 감지할 수 있다.

동물 모델보다 더 나은

하지만 이 수영 로봇은 해양 모델을 훨씬 뛰어넘는 능력을 갖추고 있다. 예를 들어 지느러미가 최대 10배 더 빨리 움직여 초당 최대 12cm를 이동할 수 있고 최대 0.38㎨의 가속도를 달성할 수 있다. 하지만 그게 전부가 아니다. 이 로봇은 4개의 인공 근육의 도움으로 편형동물보다 훨씬 더 민첩하게 움직일 수 있다.

▲ 동영상 스냅샷

하트만과 그의 팀은 "활성 액추에이터 쌍에 따라 모듈은 앞으로, 뒤로, 옆으로 수영하거나 회전하여 쿼드콥터 드론과 비슷한 차량을 만들어냈지만, 단지 수면에서만 움직였다"고 기록했다. "수영 로봇은 장애물을 피하고, 좁은 공간을 헤엄치며, 자신의 체중의 16배에 달하는 물체를 밀어서 실용적인 고강도 작업을 가능하게 한다.“

산호와 나란히

조종이 편리하고, 신용카드보다 작은 크기에 프로펠러가 없는 추진 방식을 채택한 이 수영 로봇은 생태학 연구, 오염 모니터링, 수자원 농업 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구원들은 또한 이 로봇이 산호초를 탐사하거나 심지어 물속의 기계를 검사할 수도 있다고 보고했다.

하지만 그때까지 전자 편형동물은 아직 몇 가지 업그레이드가 필요하다. 하트만은 "우리의 목표는 작동 시간을 늘리고 자율성을 개선하여 실제 세계 응용 프로그램의 길을 여는 것이다"고 설명했다.
(Science Robot, 2025; doi: 10.1126/scirobotics.adr0721)
출처: Max Planck Institute for Intelligent Systems

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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