완전한 무선 소프트 로봇 개발에 한 걸음 더 가까이

하버드 존 A. 폴슨 공과 및 응용과학 학교(SEAS)와 캘테크의 연구자들은 오리감이를 모델로 한 새로운 소프트 로봇 시스템을 개발했습니다. 이러한 새로운 시스템은 외부 자극에 반응하여 이동하고 모양을 변경할 수 있습니다. 새로운 개발은 완전한 무선 소프트 로봇을 갖는 데 더 가까이 다가가는 것입니다. 현재 우리가 갖고 있는 소프트 로봇은 외부 전원과 제어를 사용합니다.因此, 그들은 하드 구성 요소가 있는 오프보드 시스템에 연결되어야 합니다.

이 연구는 Science Robotics에 발표되었습니다. SEAS의 한스요그 와이스 교수이자 연구의 공동 주도자인 제니퍼 A. 루이스는 새로운 개발에 대해 이야기했습니다.

“3D 프린팅된 물체 내에 활성 물질을 통합할 수 있는 능력은 완전히 새로운 클래스의 소프트 로봇 물질을 설계하고 제작할 수 있도록 합니다.”라고 그녀는 말했습니다.

연구자들은 순차적인 접기를 통해 여러 가지 모양과 기능을 가질 수 있는 오리감이를 모델로 사용하여 다기능 소프트 로봇을 만들었습니다. 연구 팀은 열에 노출되면 모양을 변경할 수 있는 액정 엘라스토머를 사용했습니다. 팀은 3D 프린팅을 사용하여 두 가지 유형의 소프트 힌지를 얻었습니다. 이러한 힌지는 온도에 따라 접히며 특정 순서로 접히도록 프로그래밍할 수 있습니다.

SEAS와 예술 과학 대학원에서 공부하는 대학원생인 아르다 코티칸은 논문의 공동 제1저자입니다.

“우리의 3D 프린팅 활성 힌지 방법을 사용하면 온도 반응, 힌지가 가할 수 있는 토크의 양, 구부림 각도 및 접힘 방향에 대한 완전한 프로그래밍 가능성이 있습니다. 우리의 제조 방법은 이러한 활성 구성 요소를 다른 재료와 통합하는 것을容易하게 합니다.”라고 그녀는 말했습니다.

캘테크의 대학원생인 코너 맥마흔은 또한 논문의 공동 제1저자입니다.

“힌지를 사용하면 로봇의 기능을 프로그래밍하고 로봇이 어떻게 모양을 변경할지 제어하기가 더 쉽습니다. 소프트 로봇의 전체 몸이 예측하기 어려운 방식으로 변형되는 대신, 몇 개의 작은 구조 영역이 온도 변화에 어떻게 반응할지 프로그래밍하면 됩니다.”라고 그는 말했습니다.

연구자들은 여러 가지 소프트 장치를 만들었습니다. 그 중 하나는 “Rollbot”이라는 무선 소프트 로봇입니다.それは 8 센티미터 길이와 4 센티미터 너비의 평면 시트에서 시작합니다. 200°C 정도의 뜨거운 표면에 닿으면, 한 세트의 힌지가 접히고 로봇을 다각형 바퀴로 형성합니다.

바퀴의 다섯 면에는 더 많은 힌지 세트가 있습니다. 그들은 뜨거운 표면에 닿으면 접히도록 설계되었습니다.

“현재 많은 소프트 로봇은 외부 전원과 제어 시스템에 연결되어야 하거나 가할 수 있는力的 양이 제한됩니다. 이러한 활성 힌지는 로봇이 테더가 불가능한 환경에서 작동하고 힌지보다 훨씬 무거운 물체를 들어올릴 수 있도록 해줍니다.”라고 맥마흔은 말했습니다.

이 연구는 온도 반응에만 집중했습니다. 향후 액정 엘라스토머는 빛, pH, 습도 및 기타 외부 자극에도 반응할 수 있으므로 더 자세히 연구될 것입니다.

“이 연구는 반응성 폴리머가 건축된 복합체 내에서 자가 작동을 위한 자극에 반응하는 재료를 만들 수 있음을 보여줍니다. 향후 이러한 재료는 더욱 복잡한 작업을 수행하도록 프로그래밍할 수 있을 것입니다. 이는 재료와 로봇 사이의 경계를 모호하게 만들 것입니다.”라고 캘테크의 기계 공학 및 응용 물리학 교수이자 연구의 공동 주도자인 키아라 다라ίο는 말했습니다.

이 연구에는 에밀리 C. 데이비드슨, 자릴라 M. 무함마드, 로버트 D. 위크스 등 공동 저자가 참여했습니다. 이 연구는 미국 육군 연구소, 하버드 재료 연구 과학 및 공학 센터를 통해 국가 과학 재단, 그리고 NASA 우주 기술 연구 펠로십의 지원을 받았습니다.