엔지니어가 개발한 다족 로봇 군집

노트르담 대학교의 한 연구원은 어려운 환경을 돌아다니고 군집으로 복잡한 작업을 수행할 수 있는 다족 로봇을 개발했습니다.

이 연구는 Science Robotics에 발표되었습니다.

야세민 오즈칸-아이다인은 대학교의 전기공학 조교수입니다. 그녀는 새로운 로봇을 만든 사람입니다.

“다족 로봇은 거친 지형과狭い 공간과 같은 어려운 환경을 돌아다닐 수 있으며, 다리의 사용은 효과적인 몸의 지원을 제공하고, 빠른 기동성을 가능하게 하며, 장애물 통과를容易하게 합니다.” 오즈칸-아이다인은 말했다. “그러나 다족 로봇은 지상 환경에서 고유의 이동성 문제를 직면합니다. 이것은 이동성 성능의 감소로 이어집니다.”

이동성 향상

오즈칸-아이다인은 개인 로봇之间의 물리적 연결이 지상 다족 집단 시스템의 이동성을 향상시킬 수 있다고 가정했습니다. 개인 로봇을 서로 연결하여 다족 시스템을 형성함으로써, 그들은 작은 작업을 수행하는 단일 로봇보다 더 나은 도전을 극복할 수 있습니다.

“개미가 물체를 수집하거나 운반할 때, 하나의 개미가 장애물에 부딪히면, 그룹은 집단적으로 장애물을 극복합니다. 예를 들어, 그들은 다른 개미가 건너갈 수 있도록 다리를 형성합니다. 이것이 이 연구의 영감입니다.”라고 그녀는 말했다. “로봇을 통해 우리는 이러한 생물학적 시스템의 역학과 집단 행동을 더 잘 이해하고, 이러한 기술을 미래에 어떻게 사용할 수 있는지 탐구할 수 있습니다.”

로봇 제작

오즈칸-아이다인은 3D 프린터를 사용하여 4족 로봇을 제작했습니다. 로봇의 길이는 15~20cm입니다. 각 로봇은 리튬 폴리머 배터리, 마이크로 컨트롤러, 3개의 센서로 구성되어 있습니다. 전면에 광 센서와 전후에 2개의 자기 터치 센서가 있어 서로 연결할 수 있습니다.

4개의 유연한 다리를 추가함으로써 로봇은 더 많은 센서와 부품이 필요하지 않으며, 이는 로봇이 거친 또는 불규칙한 지형과 상호작용하는 것을 도와줍니다.

“장애물을 감지하기 위해 추가적인 센서가 필요하지 않습니다. 다리의 유연성이 로봇이 장애물 바로旁을 이동하도록 도와줍니다.” 오즈칸-아이다인은 말했다. “로봇은 간격을 테스트하고, 다리와 함께 다리를 연결하여 다리를 건너거나, 개별적으로 물체를 이동하거나, 다양한 환경에서 집단적으로 물체를 이동할 수 있습니다. 이는 개미와 비슷합니다.”

로봇은 다양한 표면에서 테스트되었습니다. 예를 들어, 잔디, 멀치, 잎, 도토리 등이 있습니다. 평지 실험에는 파티클 보드와 스티로폼이 사용되었습니다. 다른 테스트에는 샤크 카펫과 직사각형 나무 블록이 포함되었습니다.

개별 유닛이 걸리면, 추가 로봇에 신호를 보냅니다. 그러면 로봇이 장애물을 극복하기 위해 서로 연결하고 협력적으로 작동합니다.

오즈칸-아이다인에 따르면, 새로운 연구는 예기치 못한 상황에 적응하고 협력 작업을 수행할 수 있는 저렴한 다족 로봇의 설계에 도움이 될 수 있습니다. 이러한 작업에는 탐색 및 구조 임무, 집단 물체 운반, 우주 탐사가 포함됩니다. 그녀는 현재 시스템의 제어, 감지, 전력 능력을 개선하는 데 집중하고 있습니다.

“기능적인 군집 시스템을 위해 배터리 기술이 개선되어야 합니다.”라고 그녀는 말했다. “작은 배터리가 10시간 이상 지속되는 더 많은 전력을 제공할 수 있어야 합니다. 그렇지 않으면 이러한 시스템을 실제 세계에서 사용하는 것은 지속 가능하지 않습니다.” 추가적인 제한 사항에는 더 많은 센서와 더 강력한 모터가 필요하며, 로봇의 크기를 작게 유지하는 것이 포함됩니다.

“로봇이 실제 세계에서 어떻게 작동할지 생각해야 합니다. 그래서 필요한 전력과 사용하는 배터리의 크기를 생각해야 합니다. 모든 것이 제한적이므로 기계의 모든 부분에 대해 결정해야 합니다.”