최근 Georgia Tech의 연구원 인상적인 업적을 공개했습니다: 다리가없는 농구 후프의 높이 인 공중으로 10 피트에 맞출 수있는 5 인치 길이의 부드러운 로봇. 이 디자인은 겸손한 선충에서 영감을 얻었습니다.
웜은 몸을 단단한 꼬임에 꼬집어 탄력있는 에너지를 저장 한 다음 갑자기 곡예 체조 선수처럼 하늘 또는 뒤로 날아가는 데 갑자기 방출됩니다. 엔지니어들은이 움직임을 모방했습니다. 그들의 “SoftJM”로봇은 본질적으로 뻣뻣한 탄소 섬유 백본이있는 유연한 실리콘 막대입니다. 구부러지는 방식에 따라 바퀴 나 다리가 없더라도 앞뒤로 도약 할 수 있습니다.
실제로, 선충에서 영감을 얻은 로봇은 사람이 쪼그리고 앉는 것처럼 코일을 코일을 코일로 만들고 폭발적으로 불안하게합니다. 고속 카메라는 웜이 어떻게 머리를 굽히고 몸의 중간에 꼬임을하여 뒤로 뛰어 다니면서 꼬리를 똑바로 세우고 꼬아 앞으로 뛰어 다닙니다.
조지아 테크 팀은 이러한 단단한 구부러진 (일반적으로 호스 나 케이블에 문제가되는이 단단한 구부러짐)가 실제로 벌레와 로봇 상점에 훨씬 더 많은 에너지를 주었다는 것을 발견했습니다. 한 연구원이 지적했듯이, 꼬인 빨대 나 호스는 쓸모가 없지만, 꼬임 웜은 봄처럼 작용합니다. 실험실에서 소프트 로봇 재현 이 속임수 : 그것은 중간 또는 꼬리를“꼬집음”하고 시제를 한 다음 터진 다음 (약 10 분의 1 밀리 초)에서 공기로 솟아 오릅니다.
부드러운 로봇이 상승합니다
소프트 로봇 공학은 종종 자연에서 신호를받는 젊지 만 빠르게 성장하는 분야입니다. 단단한 금속 기계와 달리 소프트 로봇은 주변 환경에 짜서, 스트레칭 및 적응할 수있는 유연한 재료로 만들어졌습니다. 현장의 초기 이정표에는 포함됩니다 하버드의 옥토 보트 – 자율 로봇은 실리콘 및 유체 채널로 만들어졌으며, 낙지 근육에서 영감을 얻은 단단한 부품이 없습니다. 그 이후로 엔지니어들은 웜과 같은 크롤러와 젤리 화 그리퍼에서 웨어러블 “엑소-슈트”및 롤링 포도 나무와 같은 로봇에 이르기까지 소프트 머신의 메너지를 만들었습니다.
예를 들어, Yale 연구원들은 수영이나 걷는 지에 따라 다리가 플로피 오리발과 단단한 “랜드 다리”사이를 전환하는 거북이 영감 소프트 로봇을 만들었습니다. UCSB에서 과학자들은 빛에 민감한 “피부”만 사용하여 빛을 향해 자라는 포도 나무와 같은 로봇을 만들었습니다. 말 그대로 식물 줄기와 같은 좁은 공간을 통해 확장됩니다. 이 바이오에서 영감을 얻은 혁신은 소프트 재료가 어떻게 새로운 운동 모드를 만들 수 있는지 보여줍니다.
전반적으로, 지지자들은 소프트 로봇이 전통적인 로봇이 할 수없는 장소를 갈 수 있다고 말합니다. 그만큼 미국 국립 과학 재단 노트 그 적응 형 소프트 머신은“전통적인 로봇이 이전에 도달 할 수없는 공간을 탐색한다” – 인체 내부에서도. 일부 소프트 로봇에는 강성이나 색상을 변경하여 객체를 혼합하거나 그립 할 수있는 프로그래밍 가능한 “스킨”이 있습니다. 엔지니어들도 탐험하고 있습니다 종이 접기/키리 가미 기술모양 메모리 중합체 및 기타 트릭을 통해이 로봇은 즉시 재구성 할 수 있습니다.
엔지니어링 유연한 움직임
동물처럼 부드러운 로봇 움직임을 만드는 것은 큰 도전이 있습니다. 단단한 조인트 나 모터가 없으면 디자이너는 재료 특성과 영리한 지오메트리에 의존해야합니다. 예를 들어, Georgia Tech의 점퍼는 봄 액션을 충분히 강력하게 만들기 위해 고무 바디 안에 탄소 섬유 척추를 포함해야했습니다. 센서 및 제어 시스템을 통합하는 것도 까다 롭습니다. 처럼 펜 스테이트 엔지니어들은 지적합니다전통적인 전자 제품은 뻣뻣하고 소프트 로봇을 제자리에 고정시킵니다.
작은 크롤링 구조 로봇“Smart”를 만들기 위해서는 몸에 유연한 회로를 조심스럽게 퍼뜨려 여전히 구부릴 수있었습니다. 에너지 원을 찾는 것조차 더 어렵습니다. 일부 소프트 로봇은 배터리를 운반하면 무게가 무게를 낮추기 때문에 외부 자기장 또는 가압 공기를 사용합니다.
조지아 테크 (Georgia Tech)의 선충에서 영감을 얻은 소프트 로봇 (사진 : Candler Hobbs)
또 다른 장애물은 올바른 물리학을 악용하는 것입니다. 선충 로봇 팀은 Kinks가 실제로 도움이된다는 것을 알게되었습니다. 정상적인 고무 튜브에서 꼬임은 빠르게 흐름을 중지합니다. 그러나 부드러운 벌레에서는 내부 압력을 느리게 만들어서 풀기 전에 훨씬 더 많은 굽힘을 허용합니다. 연구자들은 시뮬레이션과 물로 가득 찬 풍선 모델을 실험함으로써 유연한 몸체가 구부러 질 때 많은 탄성 에너지를 보유 할 수 있음을 보여 주었다. 결과는 놀랍습니다. 휴식에서 로봇은 단순히 척추를 구부리면 반복적으로 10 피트 높이를 올릴 수 있습니다. 이러한 돌파구 – 방법 찾기 가게 그리고 풀어 주다 고무 재료의 에너지 – 소프트 로봇 공학의 전형적인 것입니다.
실제 호퍼와 도우미
이 부드러운 로봇이 모두 좋은 것은 무엇입니까? 원칙적으로, 그들은 단단한 기계에 너무 위험하거나 어색한 상황을 다룰 수 있습니다. 예를 들어, 재난 지역에서는 부드러운 봇이 잔해 아래 또는 붕괴 된 건물로 생존자를 찾을 수 있습니다. Penn State는 단단한 잔해물을 탐색하거나 혈액 용기 크기의 채널을 통해 움직일 수있는 원형 자력 제어 소프트 크롤러를 보여주었습니다.
의학에서 미세한 소프트 로봇은 신체에 직접 약물을 전달할 수 있습니다. 한 MIT 연구에서, 실-얇은 소프트 로봇은 동맥과 투명한 응고를 흘리기 위해 구상되었으며, 잠재적으로 열린 수술없이 뇌졸중을 치료할 수 있습니다. 하버드 과학자들은 소프트 웨어러블 외골격을 연구하고 있습니다. ALS 환자가 어깨를 들어 올리는 데 도움이되는 가벼운 풍선 슬리브로 즉시 운동 범위가 향상되었습니다.
우주 기관도 소프트 리퍼를보고 있습니다. 바퀴는 모래 나 바위에 붙어있을 수 있지만 호핑 로봇은 분화구와 모래 언덕 위로 금고 할 수 있습니다. NASA는 달과 얼음 달을위한 새로운 점퍼를 상상하고 있습니다. 한 가지 개념으로 축구장 크기의 봇이 불렀습니다 참새 증기 제트 (삶은 얼음에서)를 사용하여 Europa 또는 Enceladus를 가로 질러 많은 마일을 뛰어 넘을 것입니다. 그 달의 중력에서 작은 점프는 매우 먼 길을갑니다. 과학자들은 지구에서 로봇의 1 미터 도약이 Enceladus에서 100 미터를 가지고 다닐 수 있다고 지적합니다. 이 아이디어는 수십 개의 호퍼가 바퀴 달린 로버스가 멈출 수있는 외계인 지형을 가로 질러 떼를 질 수 있다는 것입니다. 지구상으로 돌아가서, 미래의 부드러운 점퍼는 기존의 로봇을 막을 수있는 강, 진흙 또는 불안정한 땅을 뛰어 넘어 수색 및 구속 임무를 도울 수 있습니다.
소프트 로봇은 또한 산업 및 농업에서 작업을 찾고 있습니다. NSF는 공장 바닥이나 농장에서 안전한 도우미가 될 수 있다고 지적합니다. 인간이 방해가되는 경우 준수하기 때문입니다. 연구원들은 심지어 부드러운 과일을 부드럽게 선택하여 멍이 들지 않고 부드럽게 선택했습니다. 소프트 머신의 유연성은 단단한 장치에 비해 너무 작거나 유연한 곳에서 작용할 수 있음을 의미합니다.
결국, 전문가들은 소프트 로봇 공학이 기본적으로 많은 분야를 바꿀 것이라고 믿는다. 벌레에서 웨어러블 슈트, 음력 호퍼에 이르기 까지이 연구 스레드는 작은 생물을 공부하는 것이 기술에서 큰 점프를 얻을 수있는 방법을 보여줍니다.
게시물 벌레, 스프링 및 소프트 로봇 : 작은 생물은 거대한 도약에 영감을줍니다. 먼저 나타났습니다 Unite.ai.
