생체모방형의 소형 로봇 물고기 개발

Abstract

현재까지 각 나라에서 다양한 크기와 모양을 갖는 생체모방형 로봇 물고기에 대한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 연구개발이 완료되어 양산, 판매까지 이어지고 있는 생체모방형 로봇 물고기는 (주)아이로(AIRO)에서 제작한 530mm 크기의 MIRO-9(마이로9)이 전 세계적으로 유일하다. 오랜 시간 많은 연구가 이루어졌음에도 생체모방형 로봇 물고기가 제품으로서 판매되기 어려운 점은 무엇보다도 각각의 생산 제품에 동일하게 적용할 수 있는 방수구조와 생산기술이라고 할 수 있다. 로봇 물고기의 개발은 단지 물 속이라는 이유로 방수, 통신, 충전, 구동장치 등의 기능을 구현하는 것이 매우 어렵다. 이러한 수중에서의 한계성을 극복하기 위한 일차적인 방법은 기구적 구조를 위한 내부공간의 확보이다. 이에 연구, 개발되어온 대부분의 생체모방형 로봇 물고기는 400mm 이상의 크기를 갖고 있다. 본 연구에서는 400mm 이상의 큰 크기를 갖는 로봇 물고기의 성능을 집약하여 출력은 작지만 기능은 동일한, 실제 물고기와 같이 유영하는 생체모방형의 소형(200mm) 로봇 물고기를 설계하였다. MIRO-5로 명명한 생체모방형 로봇 물고기는 2개의 관절을 이용하여 카랑지폼(Carangiform) 형태로 유영하고, 4개의 IR센서로 장애물을 회피하며 무게중심 가변형 전자부레를 이동시켜 상하로 자율 유영을 하는 길이 200mm, 높이 160mm, 폭 45mm, 무게 225g의 소형으로 개발되었다. 생체모방형 소형 로봇 물고기에서 한 걸음 더 나아가 자율 유영뿐만 아니라 물 속에서 수동 조종이 가능하도록 수중 통신이 가능한 RF 447MHz 통신을 활용하여 전용 조이스틱 컨트롤러도 제작하였다. 3000 x 1500 x 500mm의 수조에서 생체모방형 소형 로봇 물고기의 자율 유영 및 수동 조종, 회전, RF 송수신테스트 등 다양한 동작 실험을 진행하였고 200mm의 소형임에도 로봇 물고기로서의 기능을 충분히 갖췄음을 확인하였다.; So far, studies on biomimetic robot fishes of various sizes and shapes have been conducted in many countries. However, MIRO-9, a 530mm-sized biomimetic robot fish produced by AIRO Co., Ltd., which has been undergoing research and development since its production to sale, is the only one in the world. Despite many years of research, biomimetic robots are difficult to sell as a product because of the waterproof structure and production technology that can be equally applied to each product. It is very difficult to implement functions of waterproofing, communication, charging and driving devices because the development of robot fishes is only in water. The primary way to overcome these limitations in water is to secure internal space for mechanical structure. Most of the biomimetic robot fishes studied and developed have a size of over 400mm. In this study, I designed a small-sized robot fish that mimics the performance of a robot fish with a size over 400mm and swims like a real fish with a small output but same function. A biomimetic robot fish named MIRO-5 was developed into a small fish with a length of 200 mm, height 160 mm, width 45 mm and weight 225 g, using two joints to swim in the form of carangiform, avoiding obstacles with four IR sensors and moving a center-of-weight variable-type electric air bladder to self-move. I have also made a special joystick controller by using RF 447MHz communication so that manual manipulation in water is one step further in a biomimetic miniature robotic fish with self-swimming. I carried out various experiments such as autonomous swimming and manual manipulation, rotating and RF transmission test of biomimetic miniature robot fish in 3000 x 1500 x 500mm water tank, and confirmed that it has enough functions as a robotic fish even though it is 200mm in size.