로보틱스 및 피지컬 AI
3D 인쇄 기술의 돌파구: 한 단계로 로봇 제작 가능
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UCLA의 엔지니어 팀은 로봇을 한 단계로 제작할 수 있는 새로운 3D 인쇄 기술과 디자인 전략을 개발했습니다.
새로운 연구는 로봇이 어떻게 제작되고 걷고, 기동하고, 점프하는지 보여주었으며, Science에 발표되었습니다.
3D 인쇄 기술의 돌파구
새로운 기술은 다중 기능을 가진 공학적 활성 물질, 즉 ‘메타 물질’을 위한 3D 인쇄 공정을 포함합니다. 이것은 로봇을 작동시키기 위해 필요한 모든 기계적 및 전자 시스템을 한 번에 제작할 수 있습니다. ‘메타-봇’이 3D 인쇄된 후, 이동, 추진, 감지, 의사 결정과 같은 기능을 수행할 수 있습니다.
인쇄된 물질은 내부 네트워크로 구성되어 있으며, 프로그래밍된 후 스스로 움직이는 감지, 이동, 구조 요소로 구성되어 있습니다. 이 내부 네트워크는 한 곳에 모여 있기 때문에, 외부 구성 요소인 작은 배터리만 제작하면 로봇을 작동시킬 수 있습니다.
Xiaoyu (Rayne) Zheng는 연구의 책임자이며, UCLA Samueli 공학 대학의 시민 및 환경 공학, 기계 및 항공 우주 공학 부교수입니다.
“우리는 이 디자인과 인쇄 방법론이 로봇 제작을 위한 복잡한 조립 공정을 대체할 수 있는 자율 물질 클래스를 실현하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다.”라고 Zheng는 말했다. “複雑한 동작, 여러 가지 감지 모드, 프로그래밍 가능한 의사 결정 능력과 함께, 이것은 신경, 뼈, 건초와 같은 생물학적 시스템과 유사합니다.”
潜在的な応用
팀은 온보드 배터리와 컨트롤러를 통합하여 완전한 자율성의 3D 인쇄 로봇을 제작했습니다. 각 로봇은 손가락 끝 크기이며, Zheng에 따르면, 이 새로운 방법은 생물 의학 로봇의 새로운 디자인으로 이어질 수 있습니다. 이러한 생물 의학 로봇 중 하나는 자율적으로 혈관 근처에서 약물을 목표 지점에 전달하는 수영 로봇일 수 있습니다.
3D 인쇄 로봇의 또 다른 응용 분야는 위험한 환경에 로봇을 보낼 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 건물이 무너진 경우, 로봇은狭い 공간에 접근하여 위험 수준을 평가하고 구조 작업을 지원할 수 있습니다.
이것은 로봇 분야에서 주요한 돌파구입니다. 대부분의 현재 로봇은 복잡한 제조 단계를 거쳐야 하기 때문입니다. 이 과정은 더 무거운, 더 큰, 더 약한 로봇을 생성합니다.
새로운 방법을 개발하기 위해, 팀은 전기장에 반응하여 모양과 방향을 변경하는 복잡한 격자 물질 클래스에 의존했습니다. 물리적 힘의 결과로 전기 충전을 생성할 수도 있습니다.
새로운 로봇 물질 개발
팀이 개발한 로봇 물질은 한 푼 크기이며, 구부리기, 비틀기, 확장, 수축, 회전과 같은 구조 요소로 구성되어 있습니다.
또한, 팀은 사용자가 자신의 모델을 생성할 수 있는 방법론을 공개했습니다.
Hauchen Cui는 연구의 첫 저자이며, Zheng의 부교수입니다.
“이것은 로봇의 빠른, 복잡한, 확장된 운동을 위한 작동 요소를 정밀하게 배치할 수 있습니다.”라고 Cui는 말했다. “양방향 압전 효과로 인해, 로봇 물질은 자신의 구부림을 자체 감지하고, 에코와 초음파 방출을 통해 장애물을 감지하고, 외부 자극에 대한 피드백 제어 루프를 통해 로봇이 어떻게 이동하고, 얼마나 빠르게 이동하며, 어떤 목표로 이동하는지 결정할 수 있습니다.”
팀은 세 가지 다른 메타-봇을 제작하여 다양한 능력을展示했습니다:
- S자 모양의 코너와 임의로 배치된 장애물을 돌아가는 메타-봇
- 접촉 충격에 반응하여 탈출하는 메타-봇
- 거친 지형을 걸어 다니고 작은 점프를 하는 메타-봇
이 새로운 3D 인쇄 기술은 로봇 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다. 로봇의 제작을 훨씬 더 효율적으로 만들 수 있기 때문입니다.
이번 연구에는 Desheng Yao, Ryan Hensleigh, Zhenpeng Xu, Haotian Lu와 같은 대학원생들, Ariel Calderon, Zhen Wang, Sheyda Davaria, Patrick Mercier, Pablo Tarazaga와 같은 연구자들이 참여했습니다.
