유연한 로봇이란 무엇입니까?

덩굴처럼 자생하고, 부드러운 몸은 구석까지 뻗어 있다.

문어처럼 온몸에 강성 구조가 없는 것은' 대영웅 6' 의 대백과도 같다.

물론 다른 어류 생물을 모방한 수중 로봇도 있다. 부드러운 지느러미는 진짜 물고기처럼 물속에서 유연하게 움직인다.

연약해 보이는 이 로봇들은 오늘날 우리의 주인공인 유연한 로봇입니다.

유연한 로봇이란 무엇입니까?

자연계의 많은 생물들은 모두 자신의 유연성과 유연성을 가지고 있다. 위의 사진에서 볼 수 있듯이, 유연한 로봇은 실제로 일부 동물의 모양을 모방한 것이다.

물론, 우리가 논의한 유연성 있는 로봇의 개념은 비교적 좁습니다. 즉, 유연성 있는 재료로 완전히 구성되어 있고 불필요한 강성 구조가 없기 때문에 유연성 있는 로봇은 높은 유연성, 변형 능력, 에너지 흡수 능력의 세 가지 특징을 가지고 있어야 합니다.

싱가포르 국립대학교 기계공학과 교수인 주견 교수도 간단한 개념을 제시했다. 유연한 로봇의 특징으로는 재질의 유연성, 우수한 환경 적응성, 뛰어난 안전성, 우수한 인간-기계 상호 작용이 있습니다.

스탠포드 대학의 연구원들은 포도 덩굴의 성장을 모방하여 포도 덩굴처럼 자라며 폐허와 잔해를 오가며 갇힌 생존자를 찾아 물을 배달할 수 있는 새로운 유연한 로봇을 발명했다. (윌리엄 셰익스피어, 스탬퍼드, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)

유연한 로봇 "낙지 로봇"

하버드 대학의 연구원들은 앞서 문어 모양의 완전 유연한 로봇' Octobot' 이라는 최신 연구 결과를 선보였다. 이 로봇은 부드럽고 탄력 있는 소재로 만들어져 외부 동력 없이 스스로 움직일 수 있다.

저장대 이철봉 교수와 다른 연구원들은' 과학' 잡지에' 빠르게 움직이는 연전자어' 라는 문장 한 편을 발표하고 그들이 개발한 유연한 로봇을 묘사했다. 유연한 특성으로이 "전자 물고기" 는 좁은 공간에서 항해 할 수 있으므로 움직일 수있는 공간을 넓힐 수 있습니다.

종이 접기 디자인에 기반한 유연한 로봇

최근 카스시 저장 대학의 연구원들은 종이접기 디자인을 기반으로 한 유연한 로봇을 개발했다.

외국의 MIT, 하버드대, 국내의 칭화, 저장대 등 연구원들은 모두 유연한 로봇 기술의 돌파구를 찾고 있다. 이러한 특성을 동시에 만족시키려면 기술적인 문제가 많기 때문에 유연한 로봇의 기술이 항상 실험 원형 단계에 있는 이유라고 해도 과언이 아닙니다.

강건하고 부드러워서는 안 됩니까? 어떻게 로봇의 몸을 부드럽고 무골적으로 만들 수 있을까?

왜 아직 성숙하지 않은 유연한 로봇이 시장에 출시되지 않았습니까? 이것은 어쩔 수 없이 그것의 기술적 난이도를 언급할 수 밖에 없다.

높은 유연성 및 변형 능력을 달성하기 위해 유연성 있는 로봇의 재질 및 구동 방식이 매우 까다롭기 때문에 기존의 강성 커넥터와 하우징은 전혀 적합하지 않습니다.

첫째, 유연한 로봇의 재료는 탄성과 유연성뿐만 아니라 구동 방식도 고려해야 한다. 현재 비교적 흔히 볼 수 있는 것은 3D 프린트로 유연성 있는 로봇의' 껍데기' 를 만드는 것이다. 예를 들면 젤라틴으로 부드러운 콜로이드 로봇을 만드는 것이다.

하이드로 겔로 만든 부드러운 로봇.

MIT 의 한 연구팀은 시도적인 실험을 했다. 그들은 3D 인쇄와 레이저 절단을 이용하여 젤라틴 케이스를 만들어' 몸' 의' 유연성' 을 실현한 다음 유압 구동을 통해 로봇을 구동한다.

그런 다음 특별한 재료로 인공근육과 같은 재료를 만든다. 전자역학 중합체 (EAP), 모양 기억 합금 등의 재료는 모두 인공근육을 만드는 좋은 재료이다. 모양 기억 합금을 예로 들면 온도에 따라 모양을 자동으로 바꿀 수 있고, 이러한 모양을 기억하여 구부리기, 단축, 물체 잡는 등의 동작을 할 수 있다.

하버드대는 이 분야에서 많은 돌파구를 만들었다. 그들은 "유전체 엘라스토머" 를 포함하는 탄소 나노튜브 기반 인공 근육을 개발했습니다. 전기장이 부드러운 재료에 작용하면 변형됩니다. 그러나 전기장 강도는 통제하기가 더 어려울 것이다.

또한 새로운 기능성 재료인 실온액체금속이 있어 전기, 자기, 힘, 열의 작용으로 다양한 형태와 운동 방식을 전환할 수 있다. 중과원 이화기술연구소 연구원, 칭화대 교수 유정도' 실온 액체금속' 의 평론 문장 중' 액체금속 변형기계 효과 발견' 이 유연한 기계 이론과 기술의 중대한 돌파구로 이어질 것으로 예상된다' 고 적었다.

전기 구동이나 공압 구동은 완벽한 솔루션이 아닙니다.

구동 방식에서, 재료의 구성에서 볼 수 있듯이, 대부분 전기 구동이다. 다른 구동 방식에 비해 전기 드라이브는 변형, 에너지 밀도가 높고, 구조가 작고, 무게가 가벼우며, 가격이 낮고, 소음이 적다는 특징이 있습니다. 하지만 이런 구동 방식에도 큰 위험이 있어 로봇의 운동 정확도를 조절하기 어렵다. 반면에 로봇을 구동하는 데 필요한 전기장 강도가 너무 높으면 일정 범위 내의 모션에도 영향을 줄 수 있습니다.

물론 공압 구동 방식도 있습니다. 앞서 언급한 하버드대에서 내놓은 유연한 낙지 로봇 Octobot 은 과산화수소 분해의 간단한 화학반응을 통해 이동한다. 과산화수소는' 연료' 로 백금 촉매제를 만나면 물과 산소가 생성되고, 산소의 증가는 문어의 체내 압력을 증가시켜 반복적으로 전환한 후 이동한다.

그러나 전기 구동에 비해 이동 속도가 느려지고 유연한 로봇의 변형도 제한됩니다.

응용 전망은 넓지만 아직 종이 위에 머물러 있다.

유연성 있는 로봇에 대한 연구에는 많은 어려움이 있지만, 많은 대학 연구실에서 개발한 중요한 포인트이기도 합니다. 실용적인 관점에서 볼 때, 이런 유연성 로봇은 재해 현장의 구조와 같은' 극단적인' 시나리오에 매우 적합하기 때문입니다. 위험하고 좁은 곳으로 들어갈 수 있습니다. 수중 탐사도 있습니다. 유연한 로봇은 산호초 등 수중 생물에 잠입해 해치지 않고 더 많은 수중 비밀을 탐구할 수 있다.

하버드 대학, 이식 가능한 소프트 로봇 발표

의료상 유연한 로봇도 큰 도구이다. 만약 의사가 인체의 어떤 장기에 대해 올바른 약을 처방하고 싶다면, 유연한 로봇을 통해 실현할 수 있다. 콜로라도 대학교 볼더 분교 연구소의 기계 엔지니어인 프랭크 워너리 (Franck Vernerey) 는 의료 전용 소프트웨어 로봇을 개발했다. 게다가, 그가 보기에 의료 분야에 쓰이는 로봇은 부드러운 꿈틀거리는 형태로만 구조될 수 있다.

결론:

유연성 있는 로봇의 개념을 간단히 빗어낸 후, 미크군은 그 응용이 우리 생활에 가져온 혁명적인 변화를 기대하고 있다. 이 글에서 열거한 많은 실험실 사례들은 또한 유연성 있는 로봇의 연구가 계속 진행되고 있음을 보여준다. 시간이 지남에 따라 관련 기술의 성숙을 기다리는 것은 반드시 로봇 업계에서 빛을 발할 것이다.