소프트 로보틱스는 순응성 있는 재료를 사용함으로써 기존의 경직된 로봇 시스템에 비해 상당한 개선을 제공하며 빠르게 발전해 왔다. 그러나 현재의 접근법은 복잡한 ‘top-down’(상향식이 아닌 상향식-제작이 아닌) 제작 기법에 의존한다는 점, 그리고 마이크로스케일에서의 무선 동력 공급 및 제어의 어려움이라는 핵심 과제에 직면해 있다. 스웜 로보틱스는 다수의 로봇 단위 사이에서 협동적이고 적응적인 행동을 달성하기 위해 집단 역학을 활용한다는 패러다임 전환을 제시한다. 자연에서 영감을 받은 이러한 ‘bottom-up’(하향식) 접근은 스웜 로봇이 과업 특이적 재구성을 수행할 수 있게 하여 유연성과 견고성을 향상시킨다. 전기장 구동 활성 콜로이드(field-driven active colloids)는 스웜 마이크로로보틱스를 위한 유망한 플랫폼으로 부상하고 있으며, 외부장 자극과 조작 하에서 자체 추진과 자기조직화를 통해 역동적인 집단 패턴으로 정렬될 수 있다. 이러한 시스템은 집합 비행(flocking)과 소용돌이 형성(vortex formation)과 같은 생물학적으로 영감을 받은 스웜 행동을 모방하여, 혁신적인 스웜 마이크로로봇 설계를 위한 다목적 기반을 제공한다. 본 총설에서는 전기 및 자기장 구동 집단 자기조직화의 원리를 논의하되, 입자 동역학, 집단 스웜 패턴의 출현, 그리고 기능성 스웜 마이크로로봇의 예시를 중심으로 다룬다. 마지막으로, 이러한 시스템을 적응적이고 확장 가능하며 다기능적인 마이크로로보틱스 응용에 활용하기 위한 향후 관점을 제시한다.

미세가공은 고정밀의 복잡한 전극 구조를 제작할 수 있게 함으로써 lab-on-chip 장치의 발전에 핵심적이다. 일반적으로 미세 패턴 전극을 제작하는 데 사용되는 전통적 포토리소그래피는 복잡하고 다단계의 공정을 필요로 하며, 그에 따라 비용과 시간이 많이 소요될 수 있다. 본 연구에서는 전극 제작을 위해 3D 프린팅 그림자 마스크(shadow mask)를 사용하는 방법을 제시하며, 이는 전통적 방법에 비해 더 단순하고 비용 효율적인 대안을 제공한다. 구체적으로, fused deposition modeling 3D 프린터를 활용함으로써 3D 프린팅 그림자 마스크가 미세 패턴 전극의 신속한 시제품 제작을 다양한 설계—단순한 선부터 복잡한 패턴에 이르기까지—에 걸쳐 간소화할 수 있음을 입증하였다. 3D 프린팅 그림자 마스크로 제작된 전극의 lab-on-chip 기능을 평가하기 위해, 전극에서 전기장 구동 방식의 미세입자 조립을 조사하였다. 전극의 미세 패턴 설계는 조립 패턴을 원격으로 유도하여, 명확히 정의된 다수의 사슬과 비등방성 구조가 형성되도록 하였다. 이러한 결과는 3D 프린팅 그림자 마스크가 제작 공정을 단순화할 뿐 아니라, 고급 lab-on-chip 응용에 요구되는 정밀도 또한 유지함을 시사한다. 제안된 방법은 복잡한 미세 패턴 전극의 보다 접근 가능하고 확장 가능한 제조를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.