초소형 자율 로봇, 의료·기기 혁신의 새 지평 연다

펜실베이니아 대학과 미시간 대학의 연구팀이 세계에서 가장 작은 완전 프로그래머블 자율 로봇을 개발했다고 최근 발표했다. 이 로봇은 미세한 입자로 눈에 거의 보이지 않으며, 소금 한 알보다 작다. 각 로봇의 크기는 약 200 x 300 x 50 마이크로미터로, 많은 생물학적 미생물의 크기와 유사하다.

이 로봇은 빛에 의해 구동되며, 프로그램 가능한 마이크로 컴퓨터를 탑재하고 있어, 복잡한 패턴으로 이동하거나 주위의 온도를 감지해 이에 맞춰 경로를 조정할 수 있다. 이러한 특성 덕분에 이 로봇은 미래의 의료분야에서 개개 세포의 건강 상태를 감시하는 데 사용할 수 있으며, 미세 규모의 기기를 제작하는 데도 활용될 수 있다.

이 로봇의 기획에 참여한 마크 미스킨 펜실베이니아 대학 전기 및 시스템 공학 부교수는 "우리는 자율 로봇의 크기를 10,000배 줄였다"며, "이는 프로그래머블 로봇의 전혀 새로운 크기를 열어준 것"이라고 설명했다.

이 연구는 새로운 추진 시스템 개발을 통해 미세한 세계에서의 독특한 운동 물리학을 활용했으며, 이 로봇은 주변 용액 내 이온을 전기장으로 밀어냄으로써 작동한다. 이 이온은 로봇 주변 물 분자를 움직여 물이 흐르는 듯한 환경을 형성한다. 마치 로봇이 흐르는 물살 속에 있는 것 같지만, 실제로는 그 자체가 물의 흐름을 유발한다.

자율 로봇이 되기 위해서는 컴퓨터가 필요하며, 주변 환경을 감지하고 추진력을 제어하는 전자 장치, 그리고 모든 것을 구동시킬 수 있는 작은 태양 전지판이 필요하다. 모든 요소가 밀리미터의 일부 크기로 설계되어야 하며, 미시간 대학의 팀은 이 부분을 담당했다. 로봇은 빛의 펄스로 프로그래밍되며, 고유의 주소를 갖고 있어 각 로봇이 다른 프로그램을 맞입할 수 있다. 이로써 각 로봇이 큰 과업의 일부로 다양한 역할을 수행할 수 있는 가능성이 열렸다.

보다 자세한 내용은 최근 두 개의 학술 기사에서 설명되었다. 연구진은 연속된 빛을 사용해 각 로봇에 명령을 전송하는 시스템을 개발했다.