소프트 로봇에 심장을 불어넣은 엔지니어

코넬(Cornell)과 미 육군 연구소(US Army Research Laboratory)의 공동 연구팀은 유체역학 및 자력을 사용하여 순환 시스템을 갖춘 소프트 로봇을 제공하는 고무 모양의 변형 가능한 펌프를 구동했습니다. 이 시스템은 자연에서 동물의 생물학을 모방합니다. 

"High-Performance Flexible Pumps를 위한 자기 유체 역학 부상"이라는 제목의 논문이 과학 국립 아카데미의 절차. 

유사 기계

Rob Shepherd는 공과 대학의 기계 및 항공 우주 공학 부교수입니다. 그는 수석 저자인 Yoav Matia와 함께 Cornell의 연구원 팀을 이끌었습니다.

"이 분산형 소프트 펌프는 인간의 심장과 혈액이 전달되는 동맥과 훨씬 더 유사하게 작동합니다."라고 Shepherd는 말했습니다. “우리 그룹에서 출판한 로봇 혈액이 있었고 이제 로봇 심장이 있습니다. 이 두 가지를 결합하면 더욱 생생한 기계를 만들 수 있을 것입니다.”

Shepherd가 이끄는 Organic Robotics Lab은 이전에 신축성 있는 센서 "피부", 운동 성능을 모니터링하는 연소 구동 점자 디스플레이 및 의류와 같은 광범위한 기술을 설계하기 위해 부드러운 재료 복합 재료를 사용했습니다. 그들은 또한 걷고, 기어가고, 수영하고, 땀을 흘릴 수 있는 소프트 로봇을 개발했습니다. 팀에 따르면 이러한 창조물 중 많은 부분이 환자 치료 및 재활 분야에 적용될 수 있습니다. 

순환계 만들기

소프트 로봇은 복잡한 작업을 완료할 수 있도록 에너지를 저장하고 부속물과 움직임에 동력을 공급하는 순환 시스템이 필요합니다. 

새로 개발된 엘라스토머 펌프는 솔레노이드라고 하는 와이어 코일이 장착된 부드러운 실리콘 튜브로 구성됩니다. 이 솔레노이드는 엘라스토머 펌프의 외부 주변에 배치되어 있으며 코일 사이의 틈으로 인해 튜브가 구부러지고 늘어날 수 있습니다. 튜브 내부에는 자기유변 유체로 둘러싸인 솔리드 코어 자석이 있으며, 이 유체는 자기장에 노출될 때 단단해집니다. 이렇게 하면 코어가 중앙에 유지되고 동시에 밀봉이 생성됩니다. 다양한 방식으로 자기장을 적용하면 코어 자석이 앞뒤로 움직여 물과 저점도 오일과 같은 유체를 지속적인 힘으로 앞으로 밀어낼 수 있습니다. 

Shepherd는 미 육군 연구소의 Nathan Lazarus와 공동 연구 저자로 재직했습니다. 

"우리는 다른 소프트 펌프에서 수행된 것보다 100배 더 많은 압력과 유량으로 작동하고 있습니다."라고 Shepherd는 말했습니다. “하드 펌프와 비교할 때 여전히 성능이 10배 정도 낮습니다. 따라서 매우 높은 유속으로 점성이 매우 높은 오일을 밀어낼 수 없습니다.”

연구원들은 펌프 시스템이 큰 변형에서도 지속적인 성능을 유지할 수 있음을 입증하기 위해 실험을 수행했습니다. 또한 향후 반복이 로봇에 따라 맞춤화될 수 있도록 성능 매개변수를 추적했습니다. 

“우리는 펌프의 모든 다양한 매개변수에 대해 스케일링 관계를 갖는 것이 중요하다고 생각했습니다. 그래야 튜브 직경과 길이가 다른 새로운 제품을 설계할 때 원하는 성능에 맞게 펌프를 조정하는 방법을 알 수 있기 때문입니다. "라고 셰퍼드가 말했다.