자연을 본따 개발한 소프트 로봇 그리퍼

조지아 대학교의 엔지니어들은 로봇 개발을 위해 자연을 모방하는 패턴을 따랐다. 일반적으로 동물의 특징을 본따 로봇을 개발하는 경우가 많지만, 이번에는 폴 빈을 이용해 소프트 로봇 그리퍼를 개발했다.

폴 빈과 다른 꼬인 식물의 촉각이 민감한 싹이 연구자들에게 가장 영감을 주었다. 이러한 싹은 지지물에 감싸는 데 사용되는데, 개발된 로봇도 유사한 방식으로 작동하여 1mm 직경의 물체까지 단단히 그러나 부드럽게抓住할 수 있다.

메이블 포크는 조교수이자 연구의 주도자이다.

“우리는 다양한 디자인을 시도했지만 결과가 만족스럽지 않았다. 그러다 몇 년 전 우리 정원에서 자란 폴 빈을 기억했다”고 포크는 말했다. “이 식물은 다른 식물이나 로프를 매우 단단히 잡을 수 있다. 그래서 나는 꼬인 식물에 대해 연구를 했고 그것이 우리에게 탐索할 수 있는 좋은 디자인이라고 생각했다.”

새로운 연구는 Optics Express 저널에 발표되었다.

팀에는 메이 양과 닝 리우, 공학 박사 과정 학생들; 리암 폴 쿠퍼, 컴퓨터 시스템 공학을 공부하는 학부 학생; 그리고 자이언차오 왕, 공과대학의 조교수가 포함되었다.

“우리의 로봇의 꼬임 동작은 단일 공기 작동만 필요로 하기 때문에 복잡한 조정을 제거함으로써 작동을 크게 단순화한다”고 포크는 계속했다. “우리가 유일한 꼬임 동작을 사용하기 때문에, 소프트 로봇 그리퍼는狭い 영역에서 잘 작동하며 작은 작동 공간만 필요로 한다.”

로봇 디바이스

조지아 대학교의 디바이스는 임베디드 센서를 갖고 있어 실시간 피드백을 제공하며, 이는 시장에 있는 다른 로봇보다 앞서 있다.

“우리는 로봇의 탄성 척추 중간에 광섬유 센서를 삽입했는데, 이는 꼬임 각도, 물체의 물리적 매개변수, 그리고 물체가 느슨해질 수 있는 외부 간섭을 감지할 수 있다”고 포크는 말했다.

소프트 로봇 그리퍼는 약 7.6cm 길이이며, 실리콘으로 구성되어 있다. 연구자들은 이것이 농업, 의료, 연구 등 분야에서 응용될 수 있다고 믿는다. 구체적인 응용 분야에는 감자와 같은 농산물을 포장하는 것, 외과 로봇, 그리고 유리 튜브에 있는 연구 샘플을 다루는 것이 포함된다.

연구는 소프트 로봇 그리퍼가 연필이나 페인트 브러시와 같은 물체를 잡는 데 효과적임을 보여주었다.それは직접된 종이 클립의 얇은 와이어와 같은 물체도 다룰 수 있었다. 효과적임 외에도, 디바이스는 우수한 반복성, 높은 꼬임 정확도, 그리고 정밀한 외부 간섭 감지를 가지고 있다.

팀은 이제 자동 피드백 제어를 개선하는데 집중할 것이다. 광섬유 센서의 읽기가 이것에 대한 통찰을 제공할 것이다.그들은 또한 디자인을 미니어처화 하여, 생물의학적 디바이스로 더 적합하게 만들 것이다.

“이 꼬인 소프트 로봇은 임베디드 광섬유 센서를 갖고 있으며, 더 포괄적인 소프트 로봇을 위한 빌딩 블록을 형성한다. 더 단순한 디자인과 제어가 분명히 장점이다”고 포크는 말했다.