소프트 로봇이란 무엇인가요?

이런 일을 할 수 있는 마법의 로봇이 있다

부드러운 몸체가 여러 구석으로 뻗어나가면서 덩굴처럼 스스로 자라는 것,

또는 이와 같은 것 문어, 몸 전체가 '슈퍼 마린즈'의 베이맥스처럼 단단한 구조적 조직을 갖고 있지는 않다.

물론 다른 물고기 생물을 흉내내는 수중 로봇, 부드러운 '물고기 '지느러미'도 있다. 실제 물고기처럼 물속에서 유연하게 움직입니다.

그리고 겉으로는 약하고 뼈도 없어 보이는 이 로봇이 오늘날 우리의 주인공, 즉 소프트 로봇입니다.

소프트 로봇이란?

자연 속의 많은 생물들은 나름의 유연성과 유연성을 가지고 있습니다. 위의 애니메이션 사진에서 볼 수 있듯이 유연한 로봇은 실제로 일부 동물의 모양을 모방합니다.

물론 우리가 논의하고 있는 플렉서블 로봇의 개념은 상대적으로 협소한데, 이는 중복된 단단한 구조 없이 완전히 유연한 재료로 구성된다는 것을 의미합니다. 따라서 플렉서블 로봇은 높은 유연성, 변형성이라는 세 가지 특성을 갖추어야 합니다. 및 에너지 흡수 특성.

싱가포르국립대 기계공학과 주젠 교수도 유연한 로봇의 특징으로 재료의 부드러움, 뛰어난 환경적응성, 초안전성, 인간의 좋은 행동 등을 간단한 개념으로 제시했다. . 컴퓨터 상호작용 등

스탠퍼드 대학교 연구진은 포도나무의 성장을 모방하여 포도나무처럼 자랄 수 있고, 잔해 사이를 왕복하고, 갇힌 생존자를 찾아내고, 심지어 물까지 전달할 수 있는 새로운 유형의 유연한 로봇을 발명했습니다.

유연한 로봇 '옥토봇(Octobot)'

하버드 대학교 연구진은 이전에 문어 모양의 완전히 유연한 로봇 '옥토봇(Octobot)'이라는 최신 연구 결과를 시연한 바 있습니다. 이 로봇은 몸 전체가 부드럽고 유연한 소재로 만들어져 외부 힘 없이 스스로 움직일 수 있다.

절강대학교 리티펑(Li Tiefeng) 교수 등 연구진은 앞서 '사이언스'에 '빠르게 움직이는 부드러운 전자물고기'라는 제목의 논문을 게재해 자신들이 개발한 전자물고기의 일종인 유연한 특성을 설명했다. 이 "전자 물고기"가 작은 공간에서 탐색할 수 있게 하여 이동할 수 있는 공간을 넓힙니다.

종이접기 디자인을 기반으로 한 유연한 로봇

최근 Case Western Reserve University의 연구원들은 종이접기 디자인을 기반으로 한 소프트 로봇을 개발했습니다.

해외의 MIT와 하버드대학교, 국내의 칭화대학교와 저장대학교 등 연구자들은 유연한 로봇 기술의 돌파구를 찾고 있습니다. 이러한 특성을 동시에 충족시키려면 기술적인 어려움이 많다고 해도 과언이 아니기 때문에 플렉서블 로봇 기술은 늘 실험적인 프로토타입 단계에 머물렀다.

부드러움과 강인함이 동시에 양립될 수 있을까? 로봇의 몸을 부드럽고 뼈 없게 만드는 방법

왜 성숙한 유연한 로봇이 시장에 출시되지 않았습니까? 여기에는 기술적인 어려움도 포함됩니다.

높은 유연성과 변형성을 달성하기 위해 유연한 로봇의 재질과 구동 방법은 매우 까다롭습니다. 기존의 견고한 커넥터와 쉘은 전혀 적합하지 않습니다.

우선 플렉서블 로봇의 재질은 쉽게 변형되고 휘어질 수 있을 정도로 유연해야 하며, 구동 방식도 고려해야 하는데, 현재는 3D 프린팅을 활용하는 것이 더 보편화되어 있다. 유연한 로봇을 만들기 위한 재료 하이드로겔과 같은 "쉘"은 부드러운 젤 같은 로봇을 만듭니다.

하이드로겔로 만든 소프트 로봇

MIT 연구팀은 3D 프린팅과 레이저 절단을 사용해 하이드로겔 껍질을 만들어 '유연성'을 구현하는 임시 실험을 진행했습니다. 그런 다음 본체는 유압 구동을 통해 로봇의 움직임을 구동합니다.

그리고 인공 근육과 유사한 재료를 만들기 위한 특수 재료도 있는데, 전자파워폴리머(EAP), 형상기억합금 등의 물질이 인공근육에 좋은 재료다. 온도에 따라 모양이 바뀌고, 이러한 모양을 기억하여 물체를 구부리고, 줄이고, 잡는 등의 동작을 수행할 수 있습니다.

하버드 대학은 이 분야에서 많은 연구 성과를 거두었습니다. 그들은 "유전체 탄성체"를 포함하는 탄소 나노튜브를 기반으로 한 인공 근육을 개발했습니다. 부드러운 재료에 전기장이 작용하면 변형이 발생합니다. 그러나 전기장의 세기는 제어하기가 더 어렵습니다.

또한 전기, 자기, 힘, 열의 영향을 받아 다양한 형태와 움직임 모드를 전환할 수 있는 기능성 소재인 상온 액체 금속도 등장하고 있다. 중국과학원 물리화학기술연구소 연구원이자 칭화대학교 교수인 Liu Jing도 상온 액체 금속에 대한 리뷰 기사에서 "액체 금속의 변형 기계 효과의 발견은

전기구동이나 공압구동 모두 완벽한 솔루션은 아니다

구동 방식은 다음에서 알 수 있다. 대부분이 실제로 전기 구동에 의해 구동되는 재료 구성. 다른 구동 방법과 비교하여 전동 액추에이터는 큰 변형, 높은 에너지 밀도, 컴팩트한 구조, 경량, 저렴한 가격 및 저소음의 특성을 가지고 있습니다. 그러나 이 구동 방법에는 숨겨진 위험도 큽니다. 반면에 로봇의 움직임을 구동하는 데 필요한 전기장 강도가 너무 높으면 일정 범위 내에서도 로봇의 움직임에 영향을 미칩니다. 범위.

물론, 앞서 언급한 하버드대가 출시한 유연한 문어 로봇 옥토봇(Octobot)은 과산화물을 '연료'로 삼아 과산화수소를 분해하는 단순한 화학반응을 통해 이동을 구현한다. 백금 촉매를 만나면 물과 산소가 생성되고, 산소가 증가하면 문어 몸 안의 압력이 높아져 문어가 전환을 반복하면 움직인다.

그러나 이 방법은 전기 구동에 비해 이동 속도가 느리고 유연한 로봇의 변형도 제한됩니다.

응용 가능성이 넓지만 현재는 아직 논문 단계에 불과하다

플렉서블 로봇 연구에 어려움이 많지만 주요 연구 대상이기도 하다 실용성 측면에서 생각해보면 이런 종류의 유연한 로봇은 재난 현장 구조와 같은 일부 "극단적인" 시나리오에 매우 적합하기 때문입니다. 위험하고 작은 장소에 들어갈 수 있습니다. 수중 탐사를 통해 유연한 로봇은 산호초와 같은 장소로 다이빙하여 수중 생물을 해치지 않고 해저의 더 많은 비밀을 탐색할 수 있습니다.

하버드대학교가 출시한 이식형 소프트 로봇

의료 분야에서도 의사가 인간의 특정 장기에 적합한 약을 처방하려는 경우 소프트 로봇은 훌륭한 도구입니다. 유연한 로봇을 활용해 로봇 구현이 가능하다는 사실에 콜로라도 볼더 대학 연구실 기계공학자인 프랭크 베르네레이(Franck Vernerey)가 의료용으로 특별히 개발한 소프트 로봇을 개발했다. 또한 의료분야에서 사용되는 로봇은 소프트웨어 크리핑 형태로만 구성될 수 있다고 생각한다.

결론:

유연한 로봇의 개념을 간략하게 정리한 후, 메이커준은 그것이 구현된 후 우리 삶에 가져올 변화적인 변화를 매우 기대하고 있으며 많은 실험실이 나열되어 있습니다. 이 사례는 또한 유연한 로봇에 대한 연구가 진행되고 있음을 보여주며, 시간이 흐르고 관련 기술이 성숙해지면 로봇 산업에서 반드시 빛을 발할 것입니다.