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작은 잠수복을 입은 바퀴벌레는 재난 지역으로 보낼 수 있는 바퀴벌레가 아니라 도망칠 수도 있는 것처럼 보입니다. 그러나 과학자들은 이 이상한 작은 장치가 언젠가는 구조팀이 사람과 대형 로봇이 안전하게 접근할 수 없는 장소를 찾는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.
NTU 싱가포르와 와세다 대학의 연구원들은 사이보그 바퀴벌레를 위한 유연한 잠수복을 개발했습니다. 이 슈트를 사용하면 곤충이 최대 3시간 동안 물속과 저산소 공간을 통해 생존하고 이동할 수 있습니다.
이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다. 목표는 잔해, 배수구, 좁은 공간으로 인해 접근이 어려운 홍수, 지진 또는 기타 재난 발생 시 로봇 곤충이 어떻게 도움을 줄 수 있는지 확장하는 것입니다.
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작은 잠수복은 사이보그 바퀴벌레에게 산소를 공급하여 최대 3시간 동안 물속에서 이동할 수 있도록 도와줍니다. (싱가포르국립대학교)
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사이보그 바퀴벌레 잠수복의 작동 원리
사이보그 바퀴벌레는 움직임을 지시할 수 있는 작은 전자 장치를 갖춘 살아있는 곤충입니다. 소형 인공로봇과 달리 자체 근육을 사용해 걷는다. 이는 모터 기반 로봇보다 배터리 전력이 훨씬 적게 필요하다는 것을 의미합니다. 그러나 바퀴벌레에는 여전히 공기가 필요합니다. 그들은 기공이라고 불리는 작은 구멍을 통해 숨을 쉰다. 일단 물에 잠기면 물에서 산소를 끌어낼 수 없습니다.
사이보그 바퀴벌레 잠수복이 등장하는 곳이 바로 여기입니다. 이 슈트에는 산소 생성 탱크, 유연한 방수 후드 및 4개의 실리콘 산소 튜브가 포함되어 있습니다. 이 부품들은 함께 바퀴벌레의 호흡 구멍에 산소를 직접 보내는 동시에 물을 차단합니다.
산소 탱크는 투명한 플라스틱 같은 수지로 3D 프린팅되었습니다. 내부에 연구원들은 이산화망간으로 처리된 스펀지를 배치했습니다. 그런 다음 그들은 소량의 희석된 과산화수소를 첨가했습니다. 이 화학 반응은 천천히 산소를 방출합니다. 거기에서 산소는 슈트를 통해 바퀴벌레의 기공에 연결된 튜브로 이동합니다. 즉, 곤충은 자신의 작은 산소 시스템을 얻습니다. 연구자들은 이를 인간 잠수부가 사용하는 탱크와 비교합니다.
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과학자들은 왜 바퀴벌레를 구조 로봇으로 만들었을까?
팀은 마다가스카르에서 쉿쉿거리는 바퀴벌레를 대상으로 이 슈트를 테스트했습니다. 이 종은 크고 강하며 날개가 없기 때문에 사이보그 곤충 연구에 자주 사용됩니다. 이 슈트는 지상 크롤러에서 건조하고 습한 지형을 가로질러 이동할 수 있는 수륙양용 구조 로봇으로 사이보그 버그를 변환합니다.
이는 일반 로봇이 어려움을 겪는 곳에서 도움이 될 수 있습니다. 재해 현장에는 무너진 콘크리트, 고인 물, 막힌 배수구, 좁은 틈새 등이 포함될 수 있습니다. 소형 곤충 유도 시스템은 이러한 공간을 이동할 수 있으며 향후 버전에는 센서나 카메라가 탑재될 수 있습니다. 그 아이디어는 당신의 피부를 크롤링하게 만들 수도 있습니다. 그러나 엔지니어링은 인상적입니다. 연구자들은 바퀴벌레의 자연스러운 움직임을 이용하여 바퀴벌레가 물속에서 계속 호흡할 수 있는 방법을 추가했습니다.
소형 온보드 컨트롤러는 테스트 중에 사이보그 바퀴벌레의 움직임을 안내하는 데 도움이 되는 컴퓨터 명령을 수신합니다. (싱가포르국립대학교)
사이보그 바퀴벌레가 물속에 들어갔을 때 일어난 일
잠수복을 입은 사이보그 바퀴벌레는 최대 3시간 동안 물속에서 활동했습니다. 보호복을 입지 않은 대조 바퀴벌레는 시험 중 약 2분 이내에 질식했습니다. 연구원들은 또한 어려운 구조 조건을 시뮬레이션한 플라스틱 터널에서 곤충을 테스트했습니다. 한 설정에는 이산화탄소로 채워진 섹션과 물로 채워진 섹션이 포함되었습니다. 슈트를 입은 사이보그 바퀴벌레가 가까스로 통과했다.
팀은 또한 수중에서 좁은 간격을 테스트했습니다. 부피가 큰 배낭 대신 이식된 전자 장치를 사용하여 사이보그 바퀴벌레는 2cm 높이의 틈을 통해 이동했습니다. 이것은 많은 소형 로봇이 갇힐 수 있는 종류의 공간입니다.
로봇 곤충이 수색 및 구조 팀을 도울 수 있는 방법
가장 큰 시사점은 구조 로봇이 항상 기계처럼 보이지 않을 수도 있다는 것입니다. 어떤 경우에는 살아있는 곤충의 몸을 사용하고 그 주위에 기술을 추가할 수도 있습니다. 사이보그 바퀴벌레는 잔해 사이를 기어 다니고, 좁은 공간으로 비집고 들어갈 수 있으며, 에너지를 거의 사용하지 않습니다. 수중 이동을 추가하면 침수 재해 지역에서 더욱 유용해집니다.
이는 폭우, 지진 또는 인프라 장애가 발생한 후에 도움이 될 수 있습니다. 향후 버전에서는 물에 잠긴 파이프, 배수구, 터널 또는 손상된 건물을 검사할 수 있습니다. 연구원들은 여전히 시스템을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 재난과 같은 환경에서 테스트하고, 보호복의 내구성을 높이고, 현장 사용을 위한 센서와 탐색 도구를 추가하기를 원합니다.
이것이 당신에게 무엇을 의미합니까?
아마도 가까운 시일 내에 사이보그 바퀴벌레가 동네 주변을 기어다니는 모습을 볼 수 없을 것입니다. 이것은 아직 연구 단계이지 일상적인 응급 구조원을 위한 준비된 구조 도구는 아닙니다.
그러나 이는 검색 기술이 어디로 향할 수 있는지를 보여줍니다. 구조팀에는 인간이 안전하게 들어갈 수 없는 장소에 접근할 수 있는 도구가 필요합니다. 작은 살아있는 곤충이 전자 장치를 들고 잔해 사이를 이동하며 물 속에서 계속 헤엄칠 수 있다면 더 큰 구조 시스템의 일부가 될 수 있습니다.
이는 궁극적으로 더 빠른 홍수 후 검사, 손상된 건물에 대한 더 나은 접근, 매 순간이 중요할 때 더 많은 옵션을 의미할 수 있습니다.
커트의 주요 시사점
잠수복을 입은 로봇 바퀴벌레는 이상해 보이지만 그 뒤에 숨겨진 이유는 위험합니다. 재난 지역은 좁은 공간, 독성 공기, 고인 물로 가득 차 있을 수 있습니다. 이러한 상황에서는 사람, 드론 및 많은 소형 로봇이 작동을 멈출 수 있습니다. 이 연구는 과학자들에게 구조 기술에 대한 새로운 사고 방식을 제공합니다. 각 부품을 처음부터 만드는 대신 바퀴벌레의 자연스러운 움직임을 활용하고 누락된 부분인 수중 호흡을 추가합니다. 나에게 가장 큰 질문은 이런 종류의 기술이 더 나은 센서, 카메라 및 내비게이션을 갖게 되면 어떤 일이 일어날 것인가입니다. 그 소름 끼치는 작은 크립을 생명을 구하는 도구로 바꿀 수 있습니다.
사람을 더 빨리 찾는 데 도움이 된다면 수색 및 구조 임무에 로봇 곤충을 사용하는 것이 편할까요? 다음 주소로 편지를 보내 알려주십시오. Cyberguy.com
지난 금요일 베네수엘라 라과이라에서 지진으로 붕괴된 건물 단지 현장에서 구조대원들이 작업을 하고 있다. (로이터/Ricardo Arduengo)
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