연구진, 오징어 영감을 받은 소프트 로봇 팔 개발

하버드 존 A. 폴슨 공과대학 및 응용과학 학교(SEAS)와 베이징 항공우주대학의 연구진은 오징어를 기반으로 한 소프트 로봇 팔을 개발했습니다. 이 로봇 팔은 유연하고 뾰족한 디자인으로 다양한 물체를 잡고, 이동하고, 조작할 수 있습니다. 로봇 팔은 다양한 모양, 크기, 질감의 물체를 잡을 수 있도록 도와주는 흡착컵으로 구성되어 있습니다.

이 새로운 개발은 자연에서 영감을 받은 로봇의 또 하나의 예입니다. 오징어의 경우, 신경 세포의 2/3가 팔에 위치해 있으며, 기본적으로 각 팔이 독립적으로 작동할 수 있습니다. 오징어의 팔은 다양한 모양과 크기의 물체를 잡고, 노드를 풀고, 자물쇠를 열 수 있습니다. 팔의 가장 인상적인 측면은 흡착컵으로, 물속에서 거친 표면에 강한 밀봉을 형성할 수 있습니다.

오거스트 도멜(August Domel)은 하버드의 최근 박사 학위 소지자이며, 이 논문의 공동 제1저자입니다.

“이전의 오징어 영감 로봇 연구는 대부분 흡착이나 팔의 움직임 중 하나만을 모방하는 데 집중했지만, 두 가지 모두를 모방하는 연구는 없었습니다. 우리의 연구는 팔의 뾰족한 각도를 정량화하고, 굽힘과 흡착의 결합된 기능을 가능하게 하는 첫 번째 연구입니다. 이는 작은 그립퍼 하나로 다양한 물체를 잡을 수 있으며, 그렇지 않으면 여러 개의 그립퍼가 필요할 것입니다.”라고 도멜은 말했습니다.

이 연구는 소프트 로봇에 발표되었습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

연구진은 실제 오징어 팔의 뾰족한 각도를 연구하는 것으로 첫 단계를 시작했습니다. 그런 다음 그들이 어떤 디자인을 사용하여 소프트 로봇이 물체를 잡고 구부릴 수 있는지 결정했습니다. 팀은 흡착컵의 레이아웃과 구조를 연구하고, 새로운 디자인에 이를 통합하는 방법을 찾았습니다.

즈신 시에(Zhexin Xie)는 공동 제1저자이며, 베이징 항공우주대학의 박사 과정 학생입니다. 그는 Festo Tentacle Gripper의 공동 발명자입니다. 이는 상업적 프로토タイプ에서 최초의 완전한 통합 구현입니다.

“우리는 이러한 흡착컵의 일반적인 구조와 분포를 모방하여 우리의 소프트 액추에이터를 설계했습니다. 우리의 디자인은 생물학적 대응물보다 훨씬 더 단순하지만, 이러한 진공 기반의 바이오미메틱 흡착컵은 거의 모든 물체에 부착할 수 있습니다.”라고 시에는 말했습니다.

소프트 로봇 팔은 연구진이 2개의 밸브를 사용하여 제어합니다. 하나의 밸브는 팔을 구부리는 압력을 가하기 위해 사용되며, 다른 하나는 흡착컵을 작동시키는 진공입니다. 연구진은 압력과 진공을 변경하여 팔이 물체에 부착하고, 감싸고, 놓을 수 있습니다.

장치는 연구진에 의해 다양한 물체, 얇은 플라스틱 시트, 커피 머그, 테스트 튜브, 계란 및 살아있는 게를 포함하여 성공적으로 테스트되었습니다. 뾰족한 디자인으로 인해 소프트 로봇 팔은 물체를 회수하기 위해狭い 공간에서 작동할 수 있었습니다.

카티아 베르톨디(Katia Bertoldi)는 연구의 공동 선임저자이며, 윌리엄과 아미 쿤 다노프 응용 역학 및 SEAS 교수입니다.

“우리의 연구 결과는 다음 세대의 소프트 로봇 액추에이터를 개발하는 데 새로운 통찰력을 제공하며, 다양한 형태의 물체를 잡을 수 있습니다. 또한 오징어 종에서 팔의 뾰족한 각도 변이의 기능적 중요성을 이해하는 데 기여합니다.”라고 베르톨디는 말했습니다.