텔아비브 대학 로봇, 메뚜기 귀로 소리 듣고 반응

텔아비브 대학에서 개발 중인 로봇이 자연 센서인 죽은 메뚜기의 귀 덕분에 전기 신호를 '듣습니다'.

지금까지 메뚜기 귀 로봇이 가능하게 한 호출과 응답은 기본적입니다. 연구자가 박수 치면 메뚜기 귀가 소리를 인식하고 로봇이 앞으로 이동합니다. 연구자가 두 번 박수 치면 로봇이 뒤로 이동합니다.

그러나 로봇 플랫폼과 생물학적 요소의 결합을 시연한 이 데모는 흥미로운 새로운 응용 분야의 문을 연다고 이 프로젝트 수석 연구원이자 이비 및 알라다르 플라이슈만 공학부와 사골 신경과학대학 교수인 벤 M. 마오즈(Ben M. Maoz) 박사는 말합니다.

"오늘날 동물 센서를 사용하는 모든 종류의 작업을 이런 로봇으로 대체할 수 있다고 상상할 수 있습니다. 예를 들어 마약과 폭발물 냄새 맡기 등입니다."라고 마오즈 박사는 Tech Briefs에 말했습니다.

연구 결과는 Sensors 저널에 발표되었습니다.

메뚜기 귀 온 칩 구조

마이크로플루이딕 칩이 맞춤 설계된 흡입 전극에 연결됩니다. 칩 안에 있는 메뚜기 청각 신경이 기록 전 흡입 전극으로 당겨집니다. '귀 온 칩'은 센서 역할을 하고 소리에 반응합니다.

맞춤형 칩과 흡입 전극 외에도 로봇 플랫폼에는 신호 증폭기와 컨트롤러 및 신호 처리 시스템(CSPS)이 포함됩니다.

귀 온 칩은 산소와 영양분을 기관에 공급하여 귀를 살아있게 유지하면서 메뚜기 귀에서 전기 신호를 꺼내 증폭하여 로봇으로 전송합니다.

메뚜기 전문가 아미르 아얄리 교수(동물학부)와 소리 전문가 요시 요벨 교수(사골 신경과학대학)와 함께 마오즈 박사는 로봇의 전자 마이크를 죽은 곤충의 귀로 교체했습니다.

귀는 환경에서 신호를 감지합니다. 이 경우 공기 중 진동입니다. 특수 칩이 곤충 입력을 로봇의 것으로 변환합니다.

이런 종류의 성과, 즉 기술 시스템을 생물학적 시스템으로 대체하는 것은 더 나은 감도와 에너지 효율을 가능하게 한다고 마오즈 박사는 말합니다.

"생물학적 시스템은 전자 시스템에 비해 무시할 만한 에너지를 소비합니다. 소형이므로 극도로 경제적이고 효율적입니다."라고 마오즈는 3월에 말했습니다.

아래 Tech Briefs와의 Q&A에서 마오즈 박사는 진정으로 자연에서 영감을 얻은 기술로 구상하는 미래를 설명합니다.

인터뷰: 생체-로봇 통합의 의미와 향후 방향

Tech Briefs: 이 성과의 의미는 무엇인가요?

벤 M. 마오즈 박사: 이 작업의 의미는 생물학적 요소를 로봇 플랫폼과 통합할 수 있다는 개념 증명을 보이는 것입니다. 더 구체적으로, 소리 입력이 될 수 있는 청각 시스템을 취해 로봇을 탐색하는 데 사용할 수 있음을 보입니다.

여기서는 소리 시스템으로 보여주지만, 더 많은 응용 분야의 문을 엽니다.

영양 공급 시스템의 도전

Tech Briefs: 산소와 영양분 공급이 필요한 시스템을 만들 의향인가요? 아니면 메뚜기 귀를 모방해 하드웨어 동등물을 만들려고 하나요?

마오즈 박사: 이 문제는 프로젝트의 주요 과제 중 하나입니다. 메뚜기 귀를 살아있게 유지하기 위해 지속적인 산소와 영양분을 공급하는 정교한 장치를 설계해야 했습니다.

Tech Briefs: 영양분을 갱신해야 하나요? 얼마나 자주?

마오즈 박사: 네, 귀에 신선한 영양분을 주어야 합니다. 수동으로 4-6시간마다 하거나 우리가 가진 퍼퓨전 시스템으로 지속적으로 할 수 있습니다.

Tech Briefs: 이 시스템은 어떻게 생겼나요?

마오즈 박사: 장치는 '마이크로플루이딕 칩'으로 특수 채널과 홀더가 있어 귀를 공기 가까이에 고정하면서 내부에는 귀에 필요한 영양분을 제공하는 특수 액체가 있습니다.

Tech Briefs: 왜 메뚜기를 선택했나요?

마오즈 박사: 소리 전문가 요시 요벨 교수, 메뚜기 전문가 아미르 아얄리 교수와 함께 일할 수 있는 축복을 받았습니다. 그래서 메뚜기의 뛰어난 청각 능력 위에 이 연구를 시작하기로 했습니다.

Tech Briefs: 메뚜기 응용은 데모에 가깝나요? 그런 종류의 탐지기를 가진 로봇으로 무엇을 할 수 있나요?

마오즈 박사: 프로젝트가 너무 야심차서 전자 센서(이 경우 마이크로폰)와 비교적 '쉬운' 감각을 통합하는 것으로 시작했습니다. 이제 개념이 실제로 작동함을 알았으니, 오늘날 기술로 만들기 훨씬 더 어려운 다른 감지 능력(예: 후각) 연구에 착수하고 있습니다.

Tech Briefs: '스멜리콥터'처럼 기술이 더 생물학적인 미래를 구상하나요? 더 생물학적 기술의 장점은 무엇인가요?

마오즈 박사: 수백만 년 진화가 오늘날 기술로 모방할 수 없는 작고 민감하고 효율적인 센서를 만들었습니다. 따라서 우리는 로봇 플랫폼과 이러한 놀라운 감지 능력을 통합하고 활용하고 싶습니다.

Tech Briefs: 다음 테스트는 무엇인가요? 메뚜기 응용 개선인가요, 아니면 다른 종류의 유기체로 새 아이디어 시도인가요?

마오즈 박사: 현재 '모든 세계의 최고'를 통합하는 것을 생각하고 있습니다. 다른 곤충들로부터의 센서 어레이가 될 수 있습니다. 이는 한 감각의 여러 유기체, 또는 다른 유기체들로부터의 여러 센서를 포함할 수 있습니다. 논문 발표 후 많은 사람들이 미쳤고 흥미로운 아이디어와 응용을 제안해 현재 검토 중입니다.

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