▲ 방아벌레에서 영감을 받은 점핑 로봇

미국 일리노이대 어바나-샴페인과 프린스턴대 공동 연구팀이 방아벌레(click beetle)에서 영감을 얻어 곤충 크기의 점핑 로봇을 개발했다고 23일(현지 시각) 밝혔다.

방아벌레는 딱정벌레목에 속하는 곤충으로 큰 배 부분을 이용해 좁은 공간에서도 딱딱거리며 튀어오르는 습성을 갖고 있다.

일리노이대 어바나-샴페인의 '사메 타우픽' 교수 연구팀은 방아벌레 크기의 아주 작은 소형 로봇을 만들어 장애물을 뛰어넘고, 빠른 속도로 좁은 공간을 탈출하는 동작을 시연했다. 이번 연구 성과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재됐다.

공동 연구팀은 지난 10년 동안 방아벌레의 해부학, 역학, 그리고 진화를 연구해왔다. 2020년 연구에선 방아벌레의 흉부에 코일처럼 감겨있는 근육의 스냅 동작(탄력적 에너지의 빠른 방출)이 자신의 몸 길이의 몇 배 이상 되는 높이까지 치솟을 수 있다는 사실을 발견했다.

연구팀은 "작은 크기에서 구현되는 로봇공학의 큰 도전과제 중 하나는 작지만 장애물 주변을 이동하거나 위험한 환경에서 빠르게 벗어날 수 있을 만큼 강력한 디자인을 찾는 것“이라고 말했다.

이번 연구에서 연구팀은 코일처럼 감겨있는 소형의 액추에이터를 활용했다. 이 액추에이터의 빔(beam) 형태 메카니즘은 천천히 버클을 채우고, 탄성 에너지를 저장하며 에너지를 한꺼번에 방출한다. 연구팀은 이 같은 일련의 과정을 ”dynamic buckling cascade”라고 명명했다.

이번 연구에는 영국 버밍엄대학, 옥스퍼드대학, 미국 텍사스대학 연구진도 참여했다. 미국 방위고등연구계획국(DARPA), 도요타연구소, 국립과학재단, 영국 왕립학회 등으로부터 자금 지원을 받았다.