합성 물질로 인해軟體 로봇이 식물처럼 성장한다

미네소타 대학교의 과학자와 엔지니어 팀은 식물의 성장 과정을 모방한 새로운 추출 공정을 개발하여 합성 물질의 성장을 가능하게 하여軟體 로봇이 식물처럼 성장할 수 있게 만들었습니다. 이 방법은 혁신적이고 새로운 것으로, 결과물인 로봇은狭い 공간, 복잡한 지형, 그리고 심지어 인간의 몸 내부를 탐색할 수 있습니다.

이 연구는 미국 국립 과학 재단의 지원을 받아 미국 과학 아카데미 학술지(PNAS)에 발표되었습니다.

움직임에 따라 “성장”하는 로봇

Chris Ellison은 이 논문의 공동 저자이며 미네소타 대학교 트윈 시티스 화학 공학과 재료 과학부의 교수입니다.

“이것은 이러한 개념이 처음으로 근본적으로 chứng명된 것입니다,” Ellison은 말했다. “새로운 제조 방법을 개발하는 것은 우리 국가의 경쟁력과 새로운 제품을 사람들에게 제공하는 데 매우 중요합니다. 로봇 분야에서는 로봇이 점점 더 많은 위험한 환경과 원격 환경에서 사용되고 있으며, 이러한 분야에서 이 연구가 영향을 미칠 수 있습니다.”

軟體 로봇은 일반적인 로봇과 달리 경도 물질로 만들어져 있으며, 이러한 새로운 유형의 성장하는 로봇은 새로운 물질을 생성하고 움직임에 따라 “성장”할 수 있습니다.它们는 다양한 응용 분야에 적용될 수 있으며, 특히 인간이 접근할 수 없는 원격 지역을 탐색하는 데 유용합니다. 실제 응용 분야에는 지하 관이나 인간의 몸 내부를 탐색하는 것이 포함될 수 있습니다.

현재 우리가 사용할 수 있는 성장하는 로봇은 그們이 이동할 때 뒤에固體 물질을 남기며, 그것들은 물질을 더 영구적인 구조로 변환하기 위해 열과/또는 압력을 사용합니다. 연구자들은 이것을 3D 프린터와 비교하며, 3D 프린터는형狀된 제품을 생성하기 위해 固體 필라멘트를 공급받습니다. 그러나 로봇이 구석을 돌 때 물질이 어려워지기 때문에 로봇이 특정 장애물을 탐색하는 데 어려움이 있습니다.

새로운 추출 방법 개발

이 문제를 해결하기 위해 팀은 새로운 추출 방법을 개발했습니다. 새로운 공정에서는 물질이 특정 형상을 만들기 위해 개구를 통해 밀어넣어지며, 로봇이 液體에서 합성 물질을 생성할 수 있게 합니다.

Matthew Hausladen은 이 논문의 첫 번째 저자이며 미네소타 대학교 트윈 시티스 화학 공학과 재료 과학부의 박사 과정 학생입니다.

“우리는 식물과 균이 성장하는 방식에 정말로 영감을 받았습니다,” Hausladen은 말했다. “우리는 식물과 균이 그들의 몸의 끝, 즉 뿌리 끝이나 새로운 싹에서 물질을 추가하는 아이디어를 가져와서 그것을 엔지니어링 시스템으로 번역했습니다.”

연구자들은 식물이 물을 사용하여 건물 블록을 변환하여 식물이 성장하는 동안 固體 뿌리를 만드는 과정을 모방하고자 했습니다. 이를 합성 물질로 달성하기 위해 팀은 광중합화라는 기술을 사용했으며, 이는 빛을 사용하여 液體 모노머를 固體 물질로 변환합니다. 軟體 로봇은 이 기술을 사용하여 더 쉽게 장애물과 구석을 탐색할 수 있습니다.

실제 세계 응용 분야

팀은 새로운 공정이 제조业, 특히 열, 압력, 기계를 사용하여 물질을 생성하고 성형하는 응용 분야에서 적용될 수 있다고 말합니다.

“이 프로젝트의 매우 중요한 부분은 우리가 물질 과학자, 화학 엔지니어, 로봇 엔지니어를 모두 포함하고 있다는 것입니다,” Ellison은 계속했습니다. “우리의 다양한 전문 지식을 모두 함께 모아, 우리는 이 프로젝트에真正로 고유한 것을 가져왔으며, 나는 어느 하나도 혼자서 이것을 할 수 없었다는 것을 확신합니다. 이것은 과학자들이 정말 어려운 근본적인 문제를 해결하면서도 기술적인 영향을 미칠 수 있는 방법의 좋은 예입니다.”

연구 팀에는 미네소타 대학교 화학 공학과 재료 과학부의 연구원 Boran Zhao(박사 후 연구원)와 Lorraine Francis(과학 및 엔지니어링 명예 교수); 그리고 미네소타 대학교 기계 공학과의 연구원 Tim Kowalewski(부교수)와 Matthew Kubala(대학원 학생)가 포함됩니다.