차세대 소프트 로봇틱스를 위한 연구진의 발전

하버드 존 A. 폴슨 공과 및 응용과학 학교(SEAS)의 연구진은 전기 구동형 소프트 밸브를 개발하여 유압형 소프트 액추에이터를 제어할 수 있다. 연구팀에 따르면 이러한 밸브는 보조 및 치료 기기, 소프트 그립퍼, 생체 모방형 소프트 로봇, 수술 로봇 등에 적용될 수 있다.

소프트 로봇 구축의 도전

연구자들은 아직 완전히 소프트 로봇을 구축하는 데 어려움을 겪고 있다. 소프트 로봇은 많은 구성 요소가 필요하며 이러한 구성 요소는剛性이다. 압력화된 유체로 구동되는 소프트 로봇은 전통적인剛性 로봇이 할 수 없는 새로운 기회를 제공한다. 이것이 새로운 개발이 इतन 중요한 이유이다.

이 연구는 국립 과학 아카데미 간행물(PNAS)에 발표되었다. 국립 과학 재단과 국립 로봇 이니셔티브의 지원을 받았다.

로버트 J. 우드(Robert J. Wood)는 SEAS의 해리 루이스와 말린 맥그라스 공학 및 응용과학 교수이자 연구의 선임 저자이다.

“오늘날의剛性 규제 시스템은 유체 구동형 소프트 로봇의 적응성과 이동성을 크게 제한한다”고 우드는 말했다. “여기서 우리는 미래의 유체형 소프트 로봇을 위한 소프트 온보드 제어의 가능성을 열어주는 소프트 하이드로릭 액추에이터를 제어할 수 있는 소프트 및 경량의 밸브를 개발했다.”

소프트 밸브

소프트 밸브는 이미 존재하지만, 아직까지는 기존의 하이드로릭 액추에이터에 필요한 압력이나 유량을 달성하지 못했다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 새로운 전기 구동형 다이엘렉트릭 엘라스토머 액추에이터(DEA)를 개발했다. 이러한 소프트 액추에이터는 초고밀도와 경량으로 수백만 사이클을 चल 수 있다.

연구팀은 새로운 다이엘렉트릭 엘라스토머 액추에이터를 소프트 채널과 결합하여 유체 제어를 위한 소프트 밸브를 만들었다.

시이 쉬(Siyi Xu)는 SEAS의 대학원생이자 논문의 제1저자이다.

“이 소프트 밸브는 빠른 응답 시간을 가지고 있으며 하이드로릭 액추에이터의 요구에 맞는 유체 압력과 유량을 제어할 수 있다”고 쉬는 말했다. “이 밸브는 수백 마이크로리터에서 수십 밀리리터의 내부 볼륨 범위의 매크로 및 소규모 하이드로릭 액추에이터를 빠르고 강력하게 제어할 수 있다.”

연구자들은 DEA 소프트 밸브를 사용하여 다양한 볼륨의 하이드로릭 액추에이터를 제어하는 것을 보여주었다. mereka는 단일 압력 원천으로 구동되는 여러 액추에이터를 독립적으로 제어할 수 있었다.

“이 콤팩트하고 경량의 DEA 밸브는 하이드로릭 액추에이터의 전기적 제어를 가능하게 하여 미래의 유체형 소프트 로봇의 온보드 모션 제어의 가능성을 보여준다”고 쉬는 말했다.

이 연구의 공동 저자로는 Yufeng Chen, Nak-Seung Patrick Hyun, Kaitlyn Becker가 있다.