회로는 여기에 표시된 것처럼 마이크로 플라이어를 구성하는 유연한 재료에 직접 조립되고 패턴화된다. (제공: Mark Stone/U. Washington)

이 마이크로플라이어는 드론에서 투하될 때 미우라 오리가미 접기를 사용하여 공중을 통해 바깥쪽으로 텀블링 및 분산되는 방식에서 땅으로 곧장 떨어지는 방식으로 전환된다. 전단지를 퍼뜨리기 위해 연구원들은 온보드 압력 센서(고도 추정), 온보드 타이머 또는 블루투스 신호 등 몇 가지 방법을 사용하여 각 장치의 전환 타이밍을 제어한다.

로봇 마이크로플라이어의 무게는 약 400밀리그램(못 무게의 절반 정도)이며, 미풍을 타고 40미터(약 131피트) 높이에서 떨어뜨리면 축구장 거리를 이동할 수 있다. 각 장치에는 배터리가 필요 없는 온보드 액추에이터, 태양 에너지 수확 회로 및 공중에서 이러한 형태 변화를 트리거하는 컨트롤러가 있다.

마이크로플라이어는 또한 상승하는 동안 온도, 습도 및 기타 조건을 조사하기 위해 온보드 센서를 휴대할 수 있는 능력을 갖추고 있다.

“종이접기를 사용하면 마이크로플라이어를 위한 새로운 디자인 공간이 열리게 된다.”라고 공동 수석 저자이자 워싱턴 대학교 컴퓨터 과학 및 공학부 폴 G. 앨런 학교의 조교수인 비크람 아이어(Vikram Iyer)는 말한다.

“우리는 나뭇잎에서 발견되는 기하학적 패턴에서 영감을 얻은 미우라 오리가미 접기를 전력 수확 및 작은 액추에이터와 결합하여 전단지가 공중에서 다양한 나뭇잎 유형의 비행을 모방할 수 있도록 했다.”

“펼쳐진 평평한 상태에서 우리의 종이접기 구조는 느릅나무 잎처럼 바람에 혼란스럽게 넘어진다. 하지만 접힌 상태로 전환하면 주변의 공기 흐름이 바뀌어 마치 단풍잎이 떨어지는 것처럼 안정적인 하강이 가능해진다. 에너지 효율이 높은 이 방법을 사용하면 이전에는 불가능했던 마이크로 플라이어 하강을 배터리 없이 제어할 수 있다.”

이러한 로봇 시스템은 여러 가지 설계 문제를 극복한다.

이 장치는:

●신호 전에 실수로 접힌 상태로 전환되는 것을 방지할 수 있을 만큼 견고하다.

●상태 간 전환이 빠르게 진행된다. 장치의 온보드 액추에이터는 접기를 시작하는 데 약 25밀리초만 필요하다.

●전원에 연결되지 않은 상태에서 모양을 변경한다. 마이크로플라이어의 전력 수확 회로는 햇빛을 사용하여 액추에이터에 에너지를 제공한다.

현재 로봇 마이크로 플라이어는 텀블링 상태에서 낙하 상태로 한 방향으로만 전환할 수 있다. 이 스위치를 사용하면 연구자가 여러 개의 마이크로플라이어의 하강을 동시에 제어할 수 있으므로 마이크로플라이어가 내려갈 때 서로 다른 방향으로 분산된다.

미래의 장치는 양방향으로 전환될 수 있을 것이라고 연구원들은 말한다. 이 추가된 기능을 통해 난기류 상황에서도 보다 정확한 착륙이 가능해진다.

이 연구는 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 게재되었다.

출처: 워싱턴 대학교