수중 로봇

개요

물고기로봇은 수많은 수중 로봇 중에 하나입니다. ROBOFISH 물고기의 이해를 돕기 위한 특성 물고기는 물속에서의 효율적인 이동을 위해 자신들의 몸을 변형, 진화시켜 왔으며 그것의 결과물로 물속에서의 순간 가속 능력등 응용능력이 항상 되고 있습니다. 물고기 로봇의 활용 범위는 과학기술 탐구용에서부터 환경 정화용 그리고 군사용등으로 활용범위는 광범위하다 할 수 있습니다. 수중 로봇은 심해져 탐사용에서부터 수중 건설 분야에서도 현재 많이 적용되었으며 그 외 기구물 플랜트 분야에서도 활용되고 있습니다. 또한 군사용 로봇으로 정찰용에서부터 잠수함 보조 장치, 전력 무기급으로 진화하였고 현재는 러시아우크라이나 전쟁에서 보이는 무인 잠수정등의 기술 발전을 하고 있는 분야 중에 하나입니다.

내용

이러한 수중 로봇의 경우 기동성이 중요합니다. 수중 로봇은 이동 중 속도를 늦추지 않아도 180도 및 360도 회전이 순간적으로 가능하여야 하며 망각기술을 이용한 위치제어의 기술도 적용할 수 있는 분야입니다. 보편적으로 유인 잠수함이 이동 중 180도 회전을 하기 위해서는 상당한 속도를 늦추어야 하며 또한 회전을 위한 곡률 반경의 경우 잠수함 본체의 10배 이상의 거리를 더 이동해야 할 경우도 있습니다. 블루핀 참치 로봇의 경우에는 물속에서 시속 70km 이상의 빠른 속도로 이동할 수 있고 시속 200Km 가까운 수중로봇도 현실화되고 있습니다. 일본의 NMRI 로봇 형번 PPF-04의 경우 일본국립해양연구원에서 미래의 보트와 잠수함에 적용시킬 기술 개발을 목적으로 로봇 물고기에 대한 다양한 프로젝트들을 시도해 왔습니다. 다양한 위치제어 기술과 모터 제어 기술 그리고 프로그램기술등의 혁신을 통하여 수중의 오염이나 환경 등의 시험 연구에 사용하고 있습니다.

수중 로봇

PPF-04는 무선 리모트 컨트롤 방식의 로봇으로 크기는 19cm이고 무게는 약 400g의 소형 로봇 물고기입니다. 운동 방식은 꼬리지느러미의 진동 폭과 속도와의 연관성을 가지고 있으며 이것을 모터 기술로 극복한 로봇입니다. 또한 일본 미쯔비시 중공업의 조선소에서는 Ryomei 자회사에서는 수족관용으로 실러캔스라는 물고기를 로봇으로 제작하기도 하였습니다. 수족관용 물고기는 국내 연구진들에 의해서도 개발된 로봇입니다. 실러캔스라는 명칭은 백악기 시대에 살았던 물고기로 명칭입니다. 또한 백악기에 멸종한 것으로 알려져 왔습니다. 그렇지만 이 물고기는 1938년 남아프리카의 이스트런던 동해안에서 발견된 후, 한국전쟁 발발 시기인 1950년대 전후로 아프리카 동해안의 코모로 제도에서 약 200마리가 포획되었다. 실러캔스는 단단하고 살이 많은 지느러미는 양서류와 파충류, 조류, 포유류 등 육지에 사는 모든 척추동물의 전조로 알려져 있습니다. 로봇 물고기는 멸종된 고대 생물을 로봇의 형태로 제작할 수 있다는 장점이 있으며 더욱 발전해 나갈 수 있는 분야입니다.

기타

중국에서의 수중 로봇은 중국의 고고학자들이 약 340년 전 중국 동남부 푸젠 성과 대만 사이의 해협에 가라앉은 고대의 전함에 관심을 갖고 있었다. 이 전함은 대만으로부터 네덜란드로 항해하던 중에 침몰했습니다. 이 전함에서는 고대의 화포등의 무기를 비롯해 중국의 당시 도자기 및 금화와 같이 보물과 중요한 문화재가 될만한 물건들을 선적하고 있었던 것으로 파악하였습니다. 그중에 일부는 파도 등에 의해 자연적으로 발견되기도 했으나 이 지역에 대한 탐사가 계속되기를 원했다. 중국에서 만든 수중 로봇 SPC-03을 이용하여 4천 평방미터에 이르는 지역을 촬영한 사진을 전송하며 탐사를 할 수 있도록 발전되었다. 중국의 로봇 기술은 상상 이상으로 국가 주도로 발전해 나가고 있는 분야 중에 하나이며 예를 들어 2025년 나노레터스는 중국시안서북공업대 등의 국가주도 연구팀에서 개발한 로봇으로 수중의 미세플라스틱수집할 수 있는 초소형물고기로봇개발 하였습니다. 미세플라스틱은 가장 위험한 환경위해 요소입니다. 또한 미세 플라스틱은 그 크기가 매우 작아서 제거하기가 쉽지 않습니다. 또한 2025 년년도 에는 중국의 베이징항공우주대학에서 해저 수심 1만 미터 바다에서 실시간으로 동작하는 멀티모달 소형 심해 가변형 로봇을 개발하여 사이언스 로보틱스에 게재하기도 하였습니다. 실제 마리아나 해구는 깊이 1만 미터의 심해 지역으로, 손톱 위에 1톤짜리 자동차를 올려놓은 것과 같은 압력이 있으며 그 온도는 빙점에 가까운 환경입니다. 이러한 심해저에 도달할 수 있는 전자적 매체는 대부분 대형 강철 잠수정이지만 로봇 공학의 기술 발전으로 가변형 타입의 로봇은 물론 다양한 연구 개발이 주요 국가에서 연구되고 있습니다. 대한민국의 경우 주요 국가에 비하여 국가 지원이 거의 없는 상태나 다름없는 환경입니다.

로봇의 역사

Boxybot의 경우에서는 스위스의 생물학 로보틱스 그룹 BIRG에서 시작한 박시봇 프로젝트는 물속에서 자율적으로 움직이는 로봇을 구상하였습니다. 로봇의 제어 아키텍처는 결합된 비선형 발진기 시스템으로 구현된 중앙 패턴 생성기(CPG)를 중심으로 구성되며, 생물학적 대응물과 마찬가지로 간단한 제어 매개변수로 조절되는 동안 리듬 활동의 조정된 패턴을 생성할 수 있습니다. CPG 모델을 사용하여 로봇은 앞으로 수영, 뒤로 수영, 회전, 구르기, 위방향이나 아래방향으로 이동 및 기어가기와 같은 다양한 운동 행동을 수행하고 전환할 수 있습니다. 이러한 행동은 빛, 접촉 및 물 센서가 제공하는 감각 입력에 의해 트리거 되고 조절하는 원리를 이용하였습니다. 박시봇은 비록 딱딱한 모양을 지니고 있고 속도도 느리지만, 가슴지느러미 부분은 추진력 역할, 꼬리지느러미 부분은 방향타 역할을 수행하는 등 유체역학적으로 매우 탁월한 면들을 지니고 있었다. 길이 25cm인 박시봇의 속도는 불과 초당 최대 0.37m이나, 전진뿐 아닌 후진 및 좌우 이동이 가능하다. 에식스 로봇 물고기. 로봇 잉어. Robotic koi의 로봇은 일본 Ryomei 엔지니어링회사에서 앞서 소개한 미쓰비시 애니메트로닉스 시리즈를 개발한 미쓰비시 조선소의 자회사 료메이 엔지니어링이 개발하였습니다. Jessiko 프랑스 ROBOTSWIM에서 개발한 로봇이며 Robofish 은 미국 워싱턴대학에서 개발한 로보피시는 길이 0.5m 무게 3kg으로 의 물고기 로봇입니다. Tai-robot-kun의 로봇은 일본 키타큐슈 대학의 엔지니어들은 세계에서 물고기와 가장 유사한 형태로 꼽히는 생물모방공학형 로봇 물고기를 개발하기도 하였으며 국내에서도 수질 오염이나 기타 용도로 물고기 로봇을 만들었습니다. 또한 수족관등의 관상용 로봇이나 제어용 로봇을 국내 기술로 제작하였습니다.