고성능 인공 근육 기술 개발

노던 애리조나 대학교(NAU)의 엔지니어들은 더 인간적인 동작을 가능하게 하는 새로운 고성능 인공 근육 기술을 개발했습니다. 이 유연하고 적응 가능한 기술은 여러 측면에서 인간의 골격 근육을 능가하는 능력을 보여주었습니다.

연구자들은 보통 더好的 구동 기술과 소프트 로봇을 개발하기 위해 생체 모방의 원리를 따릅니다. 생체 모방에서는 기계 부품이 인간의 근육 움직임을 모방하도록 설계되며, 인간의 근육을 능가하는 것을 목표로 합니다.

생물학적 형태의 로봇

전기 모터와 같은 구동 장치는剛性이 있으므로 그 능력이 제한되며, 생체 모방 프로세스와 구동 장치는 로봇이 더 생물학적인 형태를 취할 때 변경되어야 합니다.

새로운 고성능 인공 근육 기술은 NAU의 Dynamic Active Systems Laboratory에서 개발되었습니다. 이 논문은 Science Robotics에 발표되었으며, “카바타피 인공 근육: 폴리머 튜브를 그려서 비틀고 감는 것”이라는 제목입니다.

이 논문은 NAU의 기계 공학부의 부교수 마이클 샤퍼와 교수 하이디 파이겐바움에 의해 저술되었으며, 대학원 연구생 디에고 히구에라스 루이스의 도움을 받았습니다.

샤퍼는 “우리는 이 새로운 선형 구동 장치를 카바타피 인공 근육이라고 부르며, 이탈리아 파스타와의 유사성으로 인해如此命名했습니다”라고 말했습니다.

인공 근육 대 인간의 골격 근육

구동 장치는 코일 구조로 인해 더 많은 힘을 생성하므로 생체 공학 및 로봇 공학 응용 분야에 적합합니다. 엔지니어들은 카바타피 인공 근육이 인간의 골격 근육보다 10배와 5배 높은 작업 및 전력 지수를 나타낸다고 보여주었습니다. 개발이 계속되면 성능이 더욱提高될 것으로 예상됩니다.

샤퍼는 “카바타피 인공 근육은 비틀린 폴리머 구동 장치(TPAs)에 기반을 두고 있으며, 처음에 등장했을 때 매우 혁신적이었습니다. 강력하고 가볍고 저렴했지만, 효율이 낮고 작동이 느렸습니다. 또한 효율은 약 2%에 불과했습니다”라고 말했습니다. “카바타피의 경우, 우리는 압력된 유체를 사용하여 작동하므로 이러한 장치가 채택될 가능성이 훨씬 높다고 생각합니다. 이러한 장치는 유체를 펌핑하는 속도만큼 빠르게 반응합니다. 큰 장점은 효율입니다. 우리는 약 45%의 수축 효율을 보여주었으며, 이는 소프트 구동 분야에서 매우 높은 수치입니다.”

엔지니어들은 이 기술이 소프트 로봇, 전통적인 로봇 구동 장치, 보조 기술 such as 엑소스켈레톤과 프로세스 등에 유용할 수 있다고 말합니다.

샤퍼는 “미래의 연구에서 카바타피 인공 근육을 다양한 응용 분야에서 사용할 것으로 예상합니다. 이는 그들의 단순성, 저렴한 비용, 경량, 유연성, 효율성 및 변형 에너지 회수 특성 등 여러 가지 이점으로 인해 vậy입니다”라고 말했습니다.

새로운 기술은 라이센스와 파트너십을 위해 사용할 수 있으며, 현재 보호 및 초기 상업화 단계에 있습니다.

순응성 있는 생체 모방 구동 기술은 개발이 계속됨에 따라 큰 영향을 미칠 것입니다. 로봇 시스템에서 사용될 때 효율적이고 강력하며, 인간과 상호 작용, 증강 및 결국 통합하는 것을 도와줄 수 있습니다.