오리가미 구조가 로봇의 조정 가능한剛性에 기여한다

아리조나 주립 대학교의 새로운 연구는 오리가미 구조가 로봇의 조정 가능한剛性에 기여할 수 있음을 보여주고 있다. 조정 가능한剛性는 로봇이 작업에 따라 자신의剛性를 조정할 수 있도록 해주며, 이는 과거에 단순한 설계로 구현하기 어려웠던 기능이다.

한칭 장(Hanqing Jiang)은 기계 공학 교수이자 연구 논문 “In Situ Stiffness Manipulation Using Elegant Curved Origami”의 제1저자이다. 이 연구는 Science Advances에 발표되었다.

“오리가미 구조를 로봇 설계에 통합하면 조정 가능한剛性, 즉剛性的 보완 개념에서 놀라운 가능성이 제공된다”고 장은 말했다. “높은剛性, 즉 낮은剛性는 고양이가 부드럽게 착지하는 것과 비슷하다. 낮은剛性, 즉 높은剛性는 단단한 부츠를 신고 하드 점프를 하는 것과 비슷하다.”

작동 차이

장은 오리가미의 작동 차이를 스포츠카와 더 편안한 차량으로 비교했다.

“스포츠 모드에서 편안한 모드로 전환하는 것과 유사하게, 이러한 오리가미 구조는 로봇이 환경과 상호 작용하는 방식에 따라 부드러운 모드와 단단한 모드 사이를 즉시 전환할 수 있는 기능을 제공한다”고 그는 말했다.

로봇공학 분야에서는 높은剛性와 같은剛性 모드가 존재하며, 이는 무거운 물체를 들어올리는 데 중요하다. 높은剛性는 충격 흡수를 위해 사용되며, 음의剛性는 에너지를 저장한 후 방출하는 스프링과 같은 기능을 제공한다.

需求에 따른 유연성

剛性가 필요한 로봇의 경우, 일반적으로 크기가 크다. 그러나 오리가미를 사용하면剛性의 범위를 확장하여需求에 따른 유연성을 제공할 수 있다.

연구 팀은 오리가미 접힘의 접힘 에너지와 패널 구부림을 결합하여 두 점 사이의 여러 접힘을 따라 이동하여 조정하는 방식으로 연구를 진행했다. 오리가미를 사용하면 단일 로봇이 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 팀은 9가지 다른 동작(예: 빠르기, 느리기, 중간, 선형, 회전 등)을 수행할 수 있는 수영 로봇을 개발했다. 이러한 동작을 수행하려면 단지 접힘을 조정하면 된다.

로봇공학 외에도 이 연구에서 제시된 원리는 전자기, 자동차, 항공 우주 산업에서 기계 메타 물질을 설계하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 생물 의료 기기의 개발에 유용할 수 있다.

“이 연구의 아름다움은 오리가미의 곡선 접힘을 설계하고, 각 곡선 접힘에 해당하는剛性가 있다는 것이다”고 장은 말했다.

이 연구에 기여한 다른 저자로는 한칭 장, 자루이 자이, 링링 우 등이 있다.