소금쟁이는 표면의 장력에 힘입어 물 표면을 미끄러지듯 미끄러지는데, 과학자들은 이제 특별한 다리 구조를 사용하여 물 위를 가로질러 움직이는 마이크로 로봇 버전의 곤충을 만들었습니다. WaterStrider 로봇은 워싱턴 주립대학교 부교수 Nestor-O가 이끄는 팀에 의해 제작되었습니다. Pérez-Aranchibia와 공학 박사 과정 학생 Connor Trigstad. 연구원들은 또한 MiniBug라고 불리는 더 작고 단순한 물벌레에서 영감을 얻은 로봇을 만들었습니다.
물론 WaterStrider 로봇은 길이가 22mm(MiniBug는 8.5mm)에 불과하고 무게가 56mg에 불과해 둘 중 가장 컴팩트합니다. 몸체는 대부분 탄소섬유로 만들어졌으며 4개의 원반형 발을 사용해 표면장력을 유지해 가라앉지 않는다.
하지만 로봇의 정말 흥미로운 부분은 두 개의 팔/지느러미를 움직이는 "형상 기억 액추에이터"입니다. 길이가 7mm에 불과해 현재까지 동종 장치 중 가장 작은 장치인 것으로 알려졌습니다.
액추에이터는 가열되면 수축하고 냉각되면 다시 이완되어 더 긴 기본 상태로 돌아가는 니켈-티타늄 합금으로 만들어진 두 개의 얇은 와이어로 구성됩니다. 전류에 노출되면 와이어가 가열되어 수축됩니다. 전류가 멈추면 와이어가 냉각되어 더 긴 "메모리" 상태로 돌아갑니다.
따라서 맥동 전류를 적용하면 와이어가 두 상태 사이를 앞뒤로 빠르게 전환하여 그 과정에서 연결된 팔을 펄럭이게 할 수 있습니다. 이러한 방식으로 WaterStrider는 팔을 초당 40회 퍼덕일 수 있으며 초당 약 6mm의 속도로 물 위에서 "노를" 수 있습니다. 다른 구성을 사용하면 푸시로드가 자체 무게의 155배까지 들어올릴 수 있습니다.
Perez-Arancibia, Trigstad 및 동료들은 현재 전원 공급 장치를 로봇에 통합하기 위해 노력하고 있으며 물 위와 아래에서 모두 이동할 수 있는 다른 곤충에서 영감을 얻은 로봇을 개발하기를 희망합니다.
이러한 로봇은 언젠가 인공 수분, 수색 및 구조, 환경 모니터링과 같은 분야에 응용될 수 있으며, 액추에이터 자체는 미세 가공 및 로봇 보조 수술과 같은 작업에도 사용될 수 있습니다.
이 연구에 관한 논문은 최근 IEEE: 로봇공학 및 자동화 학회 지능형 로봇 및 시스템에 관한 국제 컨퍼런스에 게재되었습니다.
하지만 이것은 우리가 본 최초의 물 로봇이 아닙니다. 이전 사례에서는 표면 장력과 열에 민감한 필름을 조작하여 이동했습니다.