이번 여름의 극단적인 기상 현상은 기후 변화가 현실일 뿐만 아니라 현재에도 존재한다는 사실을 극명하게 상기시켜 주었습니다.
연기가 자욱한 하늘, 물에 잠긴 도로, 생명을 위협하는 더위만큼 우리 대부분의 눈에 잘 띄지 않지만, 그만큼 중요한 것은 전 세계 꿀벌 개체수의 극적이고 지속적인 감소입니다.
많은 작물은 번식을 위해 상업적으로 관리되는 꿀벌, 야생 토종 꿀벌 및 기타 수분 매개자에 의존합니다.
실제로 우리가 먹는 음식의 3분의 1은 수분이 필요한 식물에서 나오므로 수분 매개자의 건강은 우리 모두에게 영향을 미칩니다.
그러나 전 세계 수분곤충 개체수의 거의 35percent가 멸종 위기에 처해 있으며, 북미 토종 꿀벌 종의 절반 이상이 살충제 사용, 서식지 손실, 기후 변화 및 집약적 농업 관행으로 인해 감소하고 있습니다.
이러한 걱정스러운 추세는 꿀벌을 구하기 위한 점점 더 일반적인 글로벌 캠페인의 근원입니다.
그러나 로봇공학과 조교수인 Nitin Sanket은 이 주제에 완전히 다른 각도로 접근합니다.
2022년에 WPI 교수진에 합류한 Sanket은 이렇게 말합니다. “많은 환경 보호론자들이 벌을 보존하기 위해 노력하고 있는데 이는 좋은 일입니다.
“그러나 기후가 극적으로 변하고 있기 때문에 수분을 공급하는 다른 방법을 찾는 것을 포함한 대안도 필요합니다.”
도난당한 벌을 보십시오. (아래 비디오 참조).
이는 Sanket과 Autonomous Robotics and Notion Group의 대학원생들이 군사 및 환경 단체를 포함한 다양한 출처로부터 자금을 지원받아 개발하고 있는 자율 비행 로봇입니다.
현재 프로토타입은 4개의 2.5인치 프로펠러, 강력한 카메라, 충전식 리튬 배터리가 장착된 작은 3D 프린팅 검정색 플라스틱 큐브입니다.
기존 모델은 너비가 4.7인치로 벌새 정도 크기지만 무게는 200g으로 깃털이 있는 수분매개자보다 약 100배 더 무겁습니다.
장애물을 피하기 위해 다트를 하고 좁은 공간을 탐색하기 위해 회전하면서 조용히 공중을 회전할 수 있으며, 가지고 있는 배터리 유형과 움직임 유형에 따라 총 5~7분 동안 비행할 수 있습니다.
Sanket의 장기 목표는 충분히 작고 여러 시간 동안 독립적으로 비행할 수 있는 충분한 전력을 포함하는 장치를 만드는 것입니다.
프로그래밍은 로봇이 다양한 식물에서 꽃가루를 성공적으로 수집하고 전달할 수 있을 만큼 정교하고 미묘합니다.
로봇 꿀벌이 전적으로 태양 에너지로 달릴 수 있고 부품이 마모되면 토양으로 완전히 생분해될 수 있다면 행성에 대한 보너스 포인트입니다.
작은 실수, 큰 노력.
Sanket은 완전한 기능을 갖춘 녹색 로봇 꿀벌이 등장하려면 아직 수년이 걸릴 것이라고 경고하지만 그는 낙관하고 있습니다. 왜냐하면 다른 기관의 엔지니어와 연구원들이 의심할 여지 없이 그의 프로젝트를 발전시키는 데 도움이 될 세부 사항을 연구하고 있기 때문입니다.
MIT, 하버드, 워싱턴 대학의 연구원들은 꿀벌 크기의 로봇 몸체를 만드는 데 필요한 기계적 문제를 해결하고 있습니다.
한편 Sanket 팀은 메릴랜드 대학의 Yiannis Aloimonos 및 Cornelia Fermüller와 협력하여 물체 주위를 유연하고 자율적으로 탐색하는 로봇의 능력을 개선하고 있습니다. 즉, 그들은 로봇 꿀벌의 두뇌를 만들고 있는 것입니다.
그러나 Sanket은 “인간의 뇌에 사용하는 것과 동일한 논리를 사용할 수는 없습니다. 그리고 분명히 우리는 벌이 어떻게 생각하는지 조사할 수 없습니다. “그래서 우리는 추측하고 있습니다.”
이러한 추측은 곤충의 움직임과 행동에 대한 기존 곤충학 연구를 기반으로 합니다.
특정 상황에서 꿀벌이 일반적으로 어떻게 반응하는지 이해하면 Sanket과 그의 팀은 장치 인식 및 자율성에 프로그래밍하는 데 필요한 많은 개별 기능을 식별하는 데 도움이 됩니다.
Sanket과 함께 일하는 박사 과정 학생 2명과 석사 과정 학생 8명은 각각 장치의 서로 다른 세부 사항을 다루고 있습니다.
구체적으로 그들은 로봇 꿀벌의 민첩성, 속도, 비행 수명, 물체 인식 및 물체 충돌 방지 능력을 향상시키기 위해 노력하고 있습니다.
로봇 공학 석사 과정 학생인 Rishabh Singh은 현재의 컴퓨팅 성능과 자율성을 모두 유지하면서 장치가 더 빠르게 비행하도록 만드는 데 중점을 두고 있습니다.
그는 몇 년 전 메릴랜드 대학교에서 인턴십을 하면서 로봇 꿀벌 프로젝트에 참여하기 시작했습니다. 그곳에서 Sanket은 임상 조교수이자 컴퓨터 과학 분야의 박사후 연구원이었습니다.
Singh은 박사후 연구 기간 동안 Sanket이 비행한 실제 드론을 실제로 제작한 사람이었고, Sanket과 함께 계속 연구할 수 있도록 WPI에 왔습니다.
“이 프로젝트는 우리가 메릴랜드에서 했던 일을 기반으로 속도를 더해 복잡성을 가중시켰습니다.”라고 Singh은 말합니다.
“초속 30미터의 속도로 숲 속을 자율적으로 비행하는 꿀벌 크기의 드론을 어떻게 만들 수 있을까요? “이는 현재 가장 빠른 자율 드론보다 3배 빠른 속도입니다.”
해당 환경에서 그렇게 빠른 속도로 비행하려면 장치는 자율 비행에 필요한 센서를 탑재할 수 있을 만큼 가볍고 강해야 합니다. 게다가 “그는 매를 맞을 것이기 때문에 강해야 한다”고 Singh은 말합니다.
이는 “진짜 꿀벌은 항상 서로 부딪히기 때문”이라고 Sanket은 설명합니다. “그들은 매우 서툴러요. 하지만 몸이 회복력이 좋으니까 괜찮아요.”
그러나 현재 버전의 로봇 벌이 무언가와 충돌할 때마다 값비싼 기계가 파손될 수 있습니다.
이러한 실험실 사고는 궁극적으로 Sanket과 그의 팀이 더 나은 로봇 꿀벌을 만드는 데 도움이 되는 귀중한 학습 기회를 제공할 수 있습니다.
재미있는 아이디어, 큰 영향력.
Sanket이 대학원 시절 이 프로젝트 작업을 시작했을 때 이러한 세부 사항 중 어느 것도 Sanket의 생각에 고려되지 않았습니다.
Sanket은 “솔직히 말하면 농담으로 시작했습니다.”라고 말합니다. 어느 날 그는 지도교수와 이야기를 나누다가 책상 위에 있는 작고 부드러운 장난감을 보았습니다.
“저는 ‘이것이 가능하다는 것을 보여주기 위해 이렇게 작은 드론을 만들어야 한다’고 말했습니다.” 그리고 일단 그것에 대해 생각하기 시작하자, 우리는 그것이 해결하기 정말 어려운 문제일 뿐만 아니라 실질적인 영향을 미칠 수도 있다는 것을 깨달았습니다.”
로봇 꿀벌에 관한 Sanket의 박사 학위 논문은 메릴랜드 대학교와 동료 심사를 거친 공개 접근 과학 저널의 국제 출판사인 MDPI에서 상을 받았습니다.
그는 자율 항공 항법과 관련된 특정 기능을 조사하는 여러 기사의 주요 저자였습니다.
최근에는 Science Robotics 2023년 8월호 표지에 Sanket과 메릴랜드 대학 연구진이 발표한 논문이 실렸는데, 이는 가정이 부정확할 수 있음을 이해하는 로봇의 능력이 예측할 수 없는 상황을 처리하는 데 특히 중요하다는 점을 보여줍니다.
좁은 공간에서 조종하고 다른 움직이는 물체를 피하는 작은 로봇의 능력을 완성하면 Sanket은 수색 및 구조 작업을 포함하여 식물이나 수분과 관련이 없는 여러 실제 상황에서 장치가 가치가 있을 수 있다는 것을 알고 있습니다. .
이러한 잠재적인 사용으로 산켓은 박사 과정 동안 해군 연구실로부터 자금을 지원받았으며 현재 그는 새로운 군사 보조금을 신청하고 있습니다.
그는 또한 환경 문제에 초점을 맞춘 잠재적인 자금 제공자들과 이야기를 나누는 동안 로봇 꿀벌을 개발하는 것이 광범위한 보존 노력에서 돈을 유용하게 될 것이라고 걱정하지 않습니다.
“보존에 투자하지 않는 사람들도 이 기술에 투자할 수 있기 때문에 이것은 새로운 돈을 창출하고 있습니다”라고 Sanket은 말합니다.
“군에서 GPS를 처음 개발했을 때와 비슷해요. 그들은 오늘날 우리가 사용하는 기술과는 완전히 다른 이유로 기술에 관심을 가졌습니다.
“그러나 그들이 기술 개발에 돈을 투자한다면 일반 대중은 그 기술을 적용하여 창의적인 솔루션을 찾을 수 있습니다.”
한편 Sanket과 그의 학생들은 곤충 크기의 완전 자율 장치를 만드는 목표를 향해 조금씩 나아가고 있습니다. 그들은 지구상의 생명이 그것에 달려 있다는 것을 알고 있습니다.
Mia Lumsden의 원본 기사
