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Jul 22, 2023

지렁이 로봇은 천문학자들이 다른 세계를 탐험하는 데 도움을 줄 수 있습니다

우주 탐험을 위한 로봇을 설계할 때 엔지니어와 개발자는 종종 자연에서 영감을 얻습니다. 뱀부터 애벌레, 심지어 물고기까지 다양한 유형의 자연스러운 움직임이 가능합니다.

우주 탐험을 위한 로봇을 설계할 때 엔지니어와 개발자는 종종 자연에서 영감을 얻습니다. 뱀부터 애벌레, 심지어 물고기까지, 다양한 유형의 자연스러운 움직임이 우주 로봇의 몸체에 의해 모방되었습니다. 소위 생체모방 로봇 본체 중 최신은 이탈리아 제노아에 있는 IIT(Istituto Italiano di Tecnologia)에서 나온 것으로, 모든 동물 중에서 지렁이에서 영감을 받았습니다. 지렁이는 다양한 토양 유형에서 생존하도록 진화했으며 자주 제한된 공간에서 꿈틀거렸기 때문에 지렁이의 몸은 외계 행성을 탐험하는 데 완벽할 수 있습니다.

"이 로봇은 목적을 달성하고 확실히 다른 로봇의 개발에 영감을 줄 수 있는 더 나은 로봇을 개발하는 데 왜 생체 영감 접근 방식이 관련이 있는지에 대한 디딤돌이 될 수 있습니다."라고 IIT의 박사후 연구원이자 이 논문의 첫 번째 저자인 Riddhi Das는 말했습니다. Nature Scientific Reports의 지렁이 논문은 천문학에 알려줍니다. "우리의 생체 영감 접근 방식은 내부 생체 역학에 대한 세심한 이해가 실제 유기체를 이해하고 이와 유사한 기능을 하는 로봇의 개발에 도움이 된다는 것을 보여줍니다."

지렁이 로봇은 엔지니어와 개발자가 일반적으로 실리콘이나 고무로 구성된 부드럽고 유연한 몸체를 가진 로봇을 설계하는 "소프트 로봇 공학" 분야에 속합니다.

소프트 로봇공학을 연구하는 Southwest Research Institute의 선임 연구 엔지니어인 Meera Day Towler는 "소프트 로봇공학은 지상의 여러 작업, 특히 섬세하거나 유연한 품목을 다루는 데 적합합니다."라고 말합니다. “여기에는 농업, 식품 취급과 같은 작업이 포함됩니다. 이와 동일한 유형의 작업은 우주 정거장에서의 작전 지원을 돕기 위해 우주에서 유용합니다.”

소프트 로봇은 유연한 프레임을 늘리거나 비틀어 작은 공간에 맞추거나 탐색할 수 있기 때문에 가치가 있습니다. Das의 지렁이 로봇의 경우, 인근 세계에서 볼 수 있는 거친 표면 조건을 피하기 위해 토양 속으로 파고들 수도 있습니다. 그러나 이러한 로봇은 몇 가지 고유한 장점을 제공하지만 한계도 있습니다. Towler는 이러한 기계가 "본질적으로 진공 공간에 적합하지 않다"고 덧붙였습니다. 이러한 과제로 인해 Das와 같은 과학자들은 소프트 로봇을 진공 저항성을 높여 배포 용도를 더욱 다양하게 만드는 본체 설계를 연구하게 되었습니다.

소프트 로봇공학과 달리 "하드 로봇공학"은 행성 탐사선과 같이 플라스틱이나 금속과 같은 견고한 재료로 만들어진 보다 구조화된 로봇 본체 설계에 중점을 둡니다. 로봇 팔부터 바퀴까지, 이러한 "하드 로봇"은 암석 샘플과 같은 행성 물질의 무거운 짐을 운반하거나 바위가 많거나 고르지 않은 지형 위로 이동할 준비가 되도록 설계될 수 있습니다.

유럽 ​​우주국(ESA)의 로봇 항법 시스템 엔지니어인 Martin Azkarate에 따르면, “탐사 로버의 이동 하위 시스템은 항상 목표 탐사 지형에 따라 달라집니다. 예를 들어, 화성의 광대한 지형을 횡단하는 가장 효율적인 이동 모드이기 때문에 우리는 화성에서 바퀴 달린 탐사선만 보았습니다. 그러나 예를 들어 달 분화구나 달 채광창을 탐험할 때 다른 이동 유형(걷기, 점프 또는 뱀 같은 로봇)을 상상할 수 있습니다.”

즉, 하드 로봇은 극한 환경을 견디고 무거운 하중을 운반할 수 있는 등 특정 강점을 분명히 갖고 있지만 소프트 로봇만큼 유연성이 부족합니다.

NASA, ESA와 같은 우주 조직, 심지어 SpaceX와 같은 민간 우주 회사도 소프트 로봇과 하드 로봇을 활용하지만 Das와 IIT의 그의 팀은 지렁이 로봇을 우주 탐사에 적합하게 만드는 열쇠는 움직임에 있다고 믿었습니다.

Das는 “지렁이의 일부 해부학적 특징과 지하 이동을 생성하는 역할의 중요성을 이해하려고 노력했으며, 여기서 영감을 받아 연동 소프트 로봇을 설계했습니다.”라고 Das는 말합니다. "이 아이디어는 현재까지 실제 굴을 파는 로봇이 부족하기 때문에 나온 것입니다."

연동운동은 근육이 앞으로 나아가기 위해 만드는 일종의 압박 운동입니다. 이 움직임은 우리가 먹을 때 식도에서 발견되는데, 음식이 연동 운동을 통해 입에서 위로 이동하기 때문입니다.