엔지니어가 인치웜과 같은 움직임을 하는 로봇을 개발하다

토론토 대학교의 엔지니어링 연구자들은 인치웜과 같은 움직임을 하는 작은 로봇을 개발했다. 이 새로운 기술은 항공 및 스마트 기술을 포함한 다양한 산업에 영향을 미칠 수 있다.

이 연구는 Scientific Reports에 발표되었다.

연구팀은 하니 나기브 교수를 포함한 엔지니어 연구자들로 구성되어 있다. 이 팀은 스마트 재료, 특히 전열 작동기(Electrothermal Actuators, ETA)를 중점으로 연구한다. ETA는 특정 폴리머로 만들어져 전기 또는 열 변화에 따라 물리적으로 반응할 수 있다. 이들은 근육 반사와 같은 움직임을 모방할 수 있으며, 낮은 온도에서는 수축하고 높은 온도에서는 이완되는 방식으로 작동한다.

나기브 교수와 엔지니어 연구팀은 이 새로운 기술을 로봇공학에 적용하여 인치웜과 같은 움직임을 하는 소프트 로봇을 개발하고 있다. 또 다른 중요한 분야는 제조업이다. 이러한 소프트 로봇은 현재 존재하는 금속 플레이트 로봇을 대체할 수 있다.

“현재 산업에서 사용되는 로봇은 무거우며, 작업자로부터 격리되어 있다. 왜냐하면 안전 위험이 있기 때문이다.”라고 나기브는 설명한다.

“그러나 제조업은 수요를 충족시키기 위해 현대화되고 있다. 인적 로봇 상호작용을 통합하는 데 더 많은 중점이 있다.”라고 그는 कहत한다. “柔軟하고 적응 가능한 로봇은 이러한 협력을 활용할 수 있다.”

반응성 재료에 대한 연구는 오래전부터 존재했지만, 연구팀은 인치웜 로봇의 움직임을 만들기 위한 새로운 프로그래밍 방법을 발견했다.

박사 과정 학생이자 논문의 첫 저자인 유천 선은 “기존 연구는 평면 상태에서 ETA를 프로그래밍하는 것을 문서화했다. 2차원 구조의 모양 프로그래밍은 제한적이므로 반응은 단순히 굽는 운동이다.”라고 कहत한다.

연구팀은 열 유도된 스트레스 완화 및 경화 방법을 사용하여 3차원 평형 상태를 가진 ETA를 만들었다. 이는 완전히 새로운 일련의 모양과 움직임을 가능하게 한다.

“또 다른 새로운 점은 인치웜 운동을 유도하는 데 필요한 전력이다. 우리의 것이 지금까지 연구 문헌에서 존재하는 것보다 더 효율적이다.”라고 선은 कहत한다.

나기브 교수에 따르면, 이 새로운 로봇공학 분야는 보안, 항공, 수술, 그리고 웨어러블 전자 제품을 포함한 많은 산업을 완전히 혁신할 수 있다.

“인치웜과 같은 로봇을 사용하여 유해한 환경을 측정하는 센서를 장착할 수 있다. 항공 분야에서는 스마트 재료가 다음 세대의 항공기 날개의 형태를 바꿀 수 있다.”라고 나기브는 설명한다.

첫 번째 적용 분야는 웨어러블 기술 분야일 것이다.

“우리는 이 재료를 의류에 적용하려고 한다. 이러한 의류는 체온에 따라 압축 또는 해제될 수 있으며, 이는 운동 선수들에게 치료적일 수 있다.”라고 나기브는 कहत한다. 연구팀은 또한 스마트 의류가 척수 손상 환자에게 유익할 수 있는지 연구하고 있다.

연구팀은 반응성 기어링 운동을 더 빠르게 만들기 위해 노력할 것이며, 새로운 구성에 초점을 둘 것이다.

“이 경우, 우리는 그것을 지렁이와 같은 움직임으로 훈련시켰다. 그러나 우리의 혁신적인 접근 방식은 많은 움직임을 모방하는 로봇을 훈련시킬 수 있다. 예를 들어, 나비의 날개와 같은 움직임이다.”라고 그는 कहत한다.