초소형 완전 프로그래밍 가능 로봇 ^{CEFR B2}

연구진은 광(빛)으로 구동되는 세계에서 가장 작은 완전 프로그래밍 가능하고 자율적으로 작동하는 수영형 로봇을 만들었다. 크기는 약 0.2×0.3×0.05 밀리미터로 많은 미생물과 비슷하며, 개당 제작 비용은 1센트 수준이다. 로봇들은 빛 펄스에서 에너지와 프로그램을 받아 수개월 동안 작동할 수 있다.

각 장치는 고유 식별자를 가져 개별 장치에 서로 다른 지시를 보낼 수 있고, Science Robotics에 소개된 한 배치는 섭씨 1/3도 이내의 정확도를 가진 온도 센서를 탑재했다. 센서는 측정한 온도를 흔들림 동작으로 보고하는데, 연구진은 이를 꿀벌의 "waggle dance"에 비유했다.

추진과 컴퓨팅은 처음 별도 팀에서 개발되어 이후 통합되었다. Marc Miskin은 University of Pennsyvlania 전기·시스템공학 조교수로서 관련 논문의 수석 저자이며, UM의 전기·컴퓨터공학 교수 David Blaauw와 Dennis Sylvester는 초소형 컴퓨팅 설계를 기여했다. 추진은 가동 부품을 쓰지 않고 전기장이 이온을 밀어 물을 움직이는 방식이며, 이 메커니즘은 PNAS에 설명되어 있다.

로봇의 프로그램은 극히 작은 전력으로 실행된다. Blaauw 팀은 프로그램을 75 나노와트로 구동했고, 연구진은 이것이 스마트워치가 필요로 하는 전력보다 100,000배 적다고 설명한다. 태양 전지가 로봇 대부분을 차지하고, 엔지니어들은 매우 작은 메모리에 맞춰 제어 명령을 하나의 특수 명령으로 압축했다. 연구자들은 의학적 모니터링과 미세 제조 지원 등 다양한 응용을 기대하며, 향후 버전에서는 더 많은 프로그램 저장, 빠른 이동, 새로운 센서 추가 또는 다른 환경에서의 작동을 목표로 할 수 있다고 밝혔다.

연구 지원:

• Primary support: National Science Foundation
• Additional support: University of Pennsylvania Office of the President, Air Force Office of Scientific Research, Army Research Office, Packard Foundation, Sloan Foundation, Fujitsu Semiconductors