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태양 전지로 비행한 로보비 X 윙


(The RoboBee X-wing has four wings driven by two piezoelectric actuators. The vehicle has a total wingspan of 3.4 cm, weighs 90 mg, and has a maximum lift of 370mg.  Credit: Noah T. Jafferis and E. Farrell Helbling, Harvard Microrobotics Laboratory)


 앞서 소개한 하버드 대학의 로봇 곤충인 로보비가 태양 전지 패널로 움직일 수 있게 개조됐습니다. 하버드 대학의 엘리자베스 파렐 헬블링(Elizabeth Farrell Helbling)과 노아 자페리스 (Noah T. Jafferis )이 개발한 로보비 X 윙(RoboBee X-wing)은 스타워즈에 나오는 X 윙과 전혀 다르게 생겼지만, 아무튼 X자 형태의 초경량 날개로 비행이 가능합니다. 






(동영상) 

 벌을 포함해 하늘을 나는 곤충은 과학자들이 모방하고 싶어하는 대표적인 생물체입니다. 작은 크기에도 매우 효율적이고 스스로 알아서 비행이 가능하기 때문입니다. 하지만 곤충을 모방한 로봇을 만들기는 매우 어렵습니다. 특히 비행을 해야 하는 경우 충분한 양의 배터리를 탑재하면 로봇이 너무 무거워질 뿐 아니라 사실 배터리 지속 시간도 곤충에 비해 터무니없이 짧아서 실용적이지 않습니다. 


 따라서 연구팀은 야외에서 스스로 에너지를 조달할 수 있게 태양 전지 패널을 탑재했습니다. 로보비 X 윙에 사용한 태양 전지 패널은 10mg 무게에 76mW 출력을 지닌 것으로 상용화된 것 가운데 가장 작은 태양 전지입니다. 사진처럼 네 개를 장착합니다. 모든 시스템을 장착한 로보비 X윙은 무게가 종이 클립의 1/4 정도인 259mg에 불과하지만 날기 위해서는 120mW의 출력이 필요하다는 문제가 있습니다. (참고로 날개 너비는 3.4cm이고 로봇 자체는 90mg 이나 다른 부속 부품이 붙어 무게가 늘어남)


 그래서 연구팀은 강력한 인공 조명을 이용해 로보비 X윙을 날렸습니다. 이를 위해 대략 태양 밝기의 세 배 정도의 조명이 필요합니다. 이런 점을 생각하면 분명 만족할 만한 결과물은 아니지만 앞으로 소형 경량화를 통해 햇빛 만으로도 비행이 가능한 로봇 곤충이 나오기를 기대해 봅니다. 


 참고 


Untethered flight of an insect-sized flapping-wing microscale aerial vehicle, Nature, DOI: 10.1038/s41586-019-1322-0 , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1322-0
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