로보비

RoboBee
몇몇 로보비들이 땅에 앉아 있는 반면, 다른 로보비들은 날개를 작동시킨 채 핀셋에 담겨 있다.

로보비는 하버드 대학의 로봇 연구팀에 의해 개발된, 부분적으로 묶여 있지 않은 비행이 가능한 작은 로봇이다.RoboBee는 12년간의 연구 끝에 마이크로로봇의 두 가지 주요 기술적 과제를 해결했습니다.엔지니어들은 팝업 북에서 영감을 얻어 정확하고 효율적으로 밀리미터 이하의 크기로 제작할 수 있는 방법을 발명했습니다.비행을 하기 위해, 그들은 초당 120번 날개를 칠 수 있는 인공 근육을 만들었다.

로보비 프로젝트의 목표는 탐색 및 구조, 감시,[1] 인공 수분과 같은 응용 분야를 위해 완전히 자율적인 비행 로봇 무리를 만드는 것이다.이를 실현하기 위해서는 현재 본체에 내장된 작은 테더를 통해 로봇에 공급되고 있는 전력 공급과 의사결정 기능을 얻는 방법을 연구자들이 알아내야 한다.

로보비의 날개 폭은 3센티미터(1.2인치)로 비행할 수 있는 곤충을 모델로 한 가장 작은 인공 장치이다.

역사

10년 이상 동안, 하버드 대학의 연구원들은 작은 비행 [2]로봇을 개발하기 위해 연구해 왔다.미국 국방고등연구계획국은 전장과 도시 상황을 위한 스텔스 감시 솔루션을 제공하고자 초기 연구에 자금을 지원했다.파리의 생물학에서 영감을 받아 초기에 로봇을 공중에 띄우는 데 초점을 맞췄습니다.비행은 2007년에 이루어졌지만, 기내에서 제어 메커니즘을 구축할 수 없었기 때문에 전진 동작에 가이드 라인이었다.UC 버클리 대학의 로봇 연구원인 론 피어링은 이번 성과를 마이크로스케일 [3]로봇학의 "대약진"이라고 평가했다.

초소형 비행 시스템의 개념은 새로운 것이 아니었다."DelFly" (3.07 g)는 스스로 조종하는 전방 비행이 가능한 반면, 초소형 비행 곤충 연구 장치 (0.1 kg)는 선회할 수 있는 충분한 힘을 가지고 있었지만, 자급자족 비행 [4]능력은 부족했다.

초기 로봇 파리 실험의 약속에 기초하여 로보비 프로젝트는 "로봇 벌 [5]군락을 만들기 위해" 무엇이 필요한지를 조사하기 위해 2009년에 시작되었습니다.

통제 비행을 달성하는 것은 매우 어려웠으며, 시각 전문가, 생물학자, 재료 과학자, 전기 엔지니어 [2]등 다양한 그룹의 노력이 요구되었습니다.2012년 여름 동안, 연구원들은 로보비라는 별명을 가진 그들의 로봇 제작이 첫 번째 조종 비행을 하도록 허락하는 주요 기술적 문제들을 해결했다.그들의 연구 결과는 2013년 [6]5월 초에 사이언스에 실렸다.

설계상의 과제

로보비 연구원들에 따르면, 로보비의 작은 크기가 작용하는 [5]힘의 성격을 바꾸기 때문에 로봇을 소형화하려는 이전의 노력은 그들에게 거의 도움이 되지 않았다고 한다.엔지니어는 회전 모터, 기어, 너트 및 볼트 없이 어떻게 조립할 수 있는지 알아내야 했습니다. 이 너트 및 볼트는 소규모에서는 [5][7]사용할 수 없습니다.2011년, 그들은 평평한 시트에서 디자인을 잘라내고, 그것들을 층층이 쌓고,[2] 모양을 만들어 접는 기술을 개발했다.접착제는 종이접기와 [7]유사하게 접힌 부분을 함께 고정하는 데 사용되었다.이 기술은 더 느리고 정밀도가 떨어졌으며 내구성이 떨어지는 [2]재료를 사용한 이전의 기술을 대체했다.팝업 북에서 영감을 얻은 제조 공정을 통해 RoboBee [8]시제품을 신속하게 생산할 수 있습니다.[1]

마이크로스케일에서는 소량의 난류가 비행에 극적인 영향을 미칠 수 있다.이를 극복하기 위해 연구자들은 로보비가 매우 [2]빠르게 반응하도록 만들어야 했다.날개의 경우, 그들은 압전 액추에이터를 사용하여 "인공 근육"을 만들었습니다. 즉,[7] 전류가 날개에 흐르면 수축하는 얇은 세라믹 스트립입니다.얇은 플라스틱 힌지는 [2]날개의 회전 운동을 가능하게 하는 관절 역할을 합니다.그 디자인은 로봇들이 [5]같은 크기의 곤충과 비슷한 출력을 낼 수 있게 해준다.각 날개를 실시간으로 [2]개별적으로 제어할 수 있습니다.

이 프로젝트의 궁극적인 목표는 완전 자율적이고 무선적인 로보비의 [2]군락을 만드는 것이다.2013년 현재, 두 가지 문제가 해결되지 않은 채 남아 있습니다.첫째, 이 로봇은 가장 작은 캡슐형 마이크로칩조차 사용하기에는 너무 작아서 로봇들이 결정을 [7]내릴 방법이 없다는 것을 의미한다.현재 RoboBee에는 시각 센서가 내장되어 있지만 데이터를 해석하려면 연결된 "두뇌 서브시스템"으로 전송해야 합니다.이 [5]문제를 해결하기 위해 전문 하드웨어 액셀러레이터에 대한 작업을 계속하고 있습니다.

둘째,[7] 연구진은 실행 가능한 전원장치를 탑재하는 방법을 찾지 못했습니다.우드는 "권력 문제도 일종의 속임수임이 입증되었습니다."라고 말했다."대형 동력 장치는 더 많은 에너지를 저장하지만 늘어난 무게를 감당하기 위해 더 큰 추진 시스템이 필요하며, 이는 다시 더 큰 [5]동력원을 필요로 합니다."대신 로봇은 동력과 [7]방향을 공급하는 작은 끈으로 묶여 있어야 한다.최근 온보드 전원 관리의 진전은 오버행(overhang)에 가역적이고 에너지 효율이 뛰어난 걸이를 시연하는 것입니다.이를 통해 시제품은 [9]에너지를 절약하면서 유리한 위치에 있을 수 있습니다.

장래의 사용

연구자들이 마이크로칩과 전력 문제를 해결한다면, 군집 지능을 이용한 로보비 무리들은 수색과 구조 활동, 그리고 인공 꽃가루 매개자로 매우 유용할 것으로 생각된다.연구팀은 군집 지능의 목표를 달성하기 위해 두 가지 추상 프로그래밍 언어, [5]즉 흐름도를 사용하는 카르마와 확률론적 알고리즘을 사용하는 OptRAD를 개발했다.RoboBe의 개인 또는 소규모 그룹에 대한 잠재적 적용에는 비밀 감시와 유해 [3]화학 물질의 탐지가 포함됩니다.

이전에 전자 프런티어 재단과 같은 단체들은 소형 비행 로봇의 군사 및 [10][11]정부 사용으로 인한 민간 사생활 영향에 대해 우려를 제기해 왔다.텍사스주와 버지니아주 샬럿스빌과 같은 일부 지역에서는 규제 당국이 일반 [12][13]대중들의 사용을 제한하고 있다.

프로젝트 연구원들에 따르면,[8] "팝업" 제조 공정은 미래에 로보비의 완전 자동화된 대량 생산을 가능하게 할 것이다.하버드의 Wys Institute는 [2]이 프로젝트를 위해 발명된 접이식 및 팝업 기술을 상용화하는 과정에 있다.

기술사양

로보비의 날개 폭은 3cm(1.2인치)로 인간이 비행한 날개 폭 중 가장 작은 것으로 알려져 있다.날개는 초당 120회 펄럭이고 실시간으로 원격으로 조종할 수 있다.각 로보비의 무게는 80밀리그램(0.0028온스)[7]입니다.

로봇벌과 지속가능성에 대한 우려

로봇 작물 수분제가 꽃가루 매개자의 감소를 막을 수 있다는 생각이 최근 [when?]널리 인기를 얻고 있다.벌 수분, 벌 건강, 벌 보존, 그리고 농업 생태학 분야의 연구원들은 로보비와 다른 물질적으로 조작된 인공 꽃가루 매개자들이 현재 기술적으로 그리고 경제적으로 실현 불가능한 해결책이며 상당한 생태학적 그리고 도덕적 위험을 야기한다고 주장해왔다: (1) 최근의 발전에도 불구하고, 로봇 보조 꽃가루는 f.ar 효율적으로 농작물을 수분시키는 꿀벌을 대체할 수 있는 것부터; (2) 로봇을 사용하는 것은 경제적으로 실현 가능성이 매우 낮다; (3) 허용할 수 없을 정도로 높은 환경 비용이 있을 것이다; (4) 더 넓은 생태계가 파괴될 것이다; (5) 생물 다양성의 가치를 잠식할 것이다; 그리고 (6) 로봇 수분에 의존하는 것은 실제로 주요 식품으로 이어질 수 있다.큐리티[14]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 하버드 Wys Institute 프로젝트 웹사이트 - https://wyss.harvard.edu/technology/autonomous-flying-microrobots-robobees/
  2. ^ a b c d e f g h i "RoboBees: Robotic insects make first controlled flight (w/ video)". Phys.org. May 2, 2013. Retrieved May 3, 2013.
  3. ^ a b Rachel Ross (July 19, 2007). "Robotic Insect Takes Off". Technology Review. Retrieved May 3, 2013.
  4. ^ Redesign of the Micromechanical Flying Insect in a Power Density Context. p. 3.
  5. ^ a b c d e f g Wood, Robert; Nagpal, Radhika; Wei, Gu-Yeon (March 11, 2013). "Flight of the robobees". Scientific American. 308 (3): 60–65. Bibcode:2013SciAm.308c..60W. doi:10.1038/scientificamerican0313-60. PMID 23469434.
  6. ^ Ma, Kevin Y.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Wood, Robert J. (May 2013). "Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot". Science. 340 (6132): 603–607. Bibcode:2013Sci...340..603M. doi:10.1126/science.1231806. PMID 23641114.
  7. ^ a b c d e f g Amina Khan (May 2, 2013). "Meet RoboBee, a bug-sized, bio-inspired flying robot". Los Angeles Times. Retrieved May 2, 2013.
  8. ^ a b Davis, Shoshana (May 2, 2013). ""RoboBees" take first flight". CBS News. Retrieved May 3, 2013.
  9. ^ Graule, Moritz A.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Jafferis, Noah T.; Ma, Kevin Y.; Spenko, Matthew; Kornbluh, Roy; Wood, Robert J. (May 2016). "Perching and takeoff of a robotic insect on overhangs using switchable electrostatic adhesion". Science. 352 (6288): 978–982. Bibcode:2016Sci...352..978G. doi:10.1126/science.aaf1092. PMID 27199427.
  10. ^ Reeve, Elspeth. "Robot Hummingbird Drone Is Military's Latest Spy Toy". The Atlantic Wire. Retrieved May 6, 2013.
  11. ^ "FAA Releases New Drone List—Is Your Town on the Map?". Electronic Frontier Foundation. Retrieved May 6, 2013.
  12. ^ "Texas Declares War on Robots". Robots.net. Retrieved May 6, 2013.
  13. ^ "City in Virginia passes anti-drone resolution". Los Angeles Times. Retrieved May 6, 2013.
  14. ^ Potts, S.G.; Neumann, P.; Vaissière, B.; Vereecken, N.J. (June 2018). "Robotic bees for crop pollination: Why drones cannot replace biodiversity". Science of the Total Environment. 642: 665–667. Bibcode:2018ScTEn.642..665P. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.06.114. PMID 29909334.(설명 필요)

외부 링크

  • 로보비 프로젝트 홈페이지
  • RoboBee에 관한 Scientific American 기사 (비디오 포함)
  • 타임 기사
  • Ma, Kevin Y.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Wood, Robert J. (May 2013). "Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot". Science. 340 (6132): 603–607. Bibcode:2013Sci...340..603M. doi:10.1126/science.1231806. PMID 23641114. - 오리지널 사이언스 페이퍼.
  • Graule, 모리츠 A;Chirarattananon, Pakpong, 풀러가 소여 B;Jafferis, 노아 T., 엄마, 케빈 Y, Spenko, 매튜, Kornbluh, 로이, 우드, 로버트 J.(5월 2016년)."그리고 로봇 곤충의라는에 이륙 스위치를 돌릴 수 있는 정전 부착력을 사용하여 Perching".과학.352(6288):978–982.Bibcode:2016Sci...352..978G. doi:10.1126/science.aaf1092.PMID 27199427.-perching에 사이언스지.