소금보다 작은 자율 로봇의 등장: 미래를 바꿀 마이크로 기술

서론: 혁신적인 마이크로 로봇 기술의 탄생

펜실베니아 대학교와 미시간 대학교 연구진이 소금 입자보다 작은 완전 자율 로봇을 개발했습니다. 이 로봇은 약 200 x 300 x 50 마이크로미터 크기로, 생물학적 미생물의 크기와 비슷합니다. 테더, 자기장, 외부 조이스틱 없이 작동하는 최초의 진정한 자율 장치입니다. 이 작은 로봇은 미래 의료 및 제조 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.

미세한 세계에서의 움직임: 새로운 추진 시스템

연구진은 이처럼 작은 로봇에 적합한 추진 시스템을 개발하는 데 어려움을 겪었습니다. 미세한 세계에서는 항력과 점성과 같은 힘이 지배적이어서 기존의 팔다리나 몸통 굴곡은 효과적이지 않습니다. 대신 로봇은 전기장을 사용하여 주변 유체의 이온을 조작합니다. 이러한 이온은 물 분자를 밀어 움직임을 생성합니다. 이 접근 방식을 통해 로봇은 복잡한 패턴으로 수영하고 그룹으로 협력하여 초당 최대 1 몸길이의 속도에 도달할 수 있습니다. 전기장을 생성하는 전극에는 움직이는 부품이 없기 때문에 로봇은 매우 내구성이 뛰어나고 손상 없이 샘플 간에 반복적으로 옮길 수 있습니다.

초소형 에너지 시스템: 효율적인 작동

컴퓨터, 메모리, 센서 및 작은 태양 전지판을 서브 밀리미터 칩에 장착하는 것은 또 다른 과제였습니다. 태양 전지판은 로봇 표면의 대부분을 차지하며, 스마트워치보다 10만 배 이상 적은 75 나노와트의 전력을 생산합니다. 이러한 심각한 에너지 제약 하에서 작동하기 위해 미시간 팀은 프로그램 명령을 매우 효율적인 회로로 압축하여 전력 소비를 천 배 이상 줄였습니다. 이를 통해 각 로봇은 프로그램을 저장하고, 환경을 감지하고, 몇 달 동안 자율적으로 움직임을 조정할 수 있습니다.

다양한 활용 가능성: 온도 감지 및 데이터 전달

로봇은 섭씨 3분의 1도 이내의 온도를 측정할 수 있는 전자 센서를 탑재하고 있습니다. 따뜻한 지역으로 이동하거나 측정을 보고할 수 있으며, 데이터는 작은 춤의 "흔들림"으로 인코딩됩니다. 연구자들은 꿀벌이 의사 소통하는 방식과 유사하게 현미경으로 이러한 움직임을 관찰하고 신호를 해독합니다. 각 로봇은 빛 펄스로 프로그래밍할 수 있으므로 개별 로봇에 대한 고유한 지침이 가능하고, 협력적인 다중 로봇 작업을 수행할 수 있습니다.

미래 전망: 의료 및 제조 분야의 혁신

이 서브 밀리미터 로봇 플랫폼은 미래 발전을 위한 기반입니다. 추진, 전자 장치 및 에너지 시스템은 확장되어 더 복잡한 프로그램, 추가 센서, 더 빠른 움직임 및 더 까다로운 환경에서의 작동을 포함할 수 있습니다. 이 성과는 이제 마이크로 스케일에서 컴퓨팅, 감지 및 작동을 통합할 수 있음을 보여줍니다. 또한 개별 세포를 모니터링할 수 있도록 하여 의료 분야에 영향을 미치고, 미세 규모 장치를 제조할 수 있도록 하여 제조 분야에도 영향을 미칠 수 있습니다.

맺음말

소금보다 작은 자율 로봇의 개발은 마이크로 기술 분야에서 획기적인 성과입니다. 이 기술은 의료, 제조, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 가지고 있습니다. 앞으로 더욱 발전된 마이크로 로봇 기술이 우리 삶에 어떤 영향을 미칠지 기대됩니다.