과학자들이 인간처럼 점프할 수 있는 3D 프린트된 몸체를 가진 세계 최초의 소프트 로봇을 개발하다

세계 최초의 3D 프린트 소프트 로봇은 인간처럼 점프할 수 있다

하버드 대학교 연구자들이 강직한 코어에서 부드러운 외부로 전환되는 3D 프린트된 몸체를 가진 최초의 로봇을 개발했으며, 이 로봇은 30회 이상의 비유선 점프가 가능합니다. 이 로봇은 부탄과 산소의 조합으로 구동됩니다. 다루기에는 부드럽고 스펀지 같은 느낌이지만, 연구자들은 이 새로운 로봇이 내부에서 강력하며 점프할 준비가 되어 있다고 말했습니다.

“부드러운 재료와 단단한 재료를 결합하는 것이 더 건강하고 유연한 새로운 세대의 빠르고 민첩한 로봇을 만드는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다. 이 로봇들은 이전 세대보다 인간과 안전하게 함께 작업할 수 있습니다.”라고 캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 기계 공학 조교수인 마이클 톨리가 말했습니다.

톨리는 로봇의 몸체에 부드러운 재료와 단단한 재료를 혼합하는 생각이 자연에서 비롯되었다고 말했습니다. 예를 들어, 특정 종류의 조개는 부드러운 발을 가지고 있으며, 이 발은 바위와 접촉하는 지점에서 단단해집니다.

과학자들은 이러한 점프 로봇이 인간에게 너무 위험한 열악한 환경에서도 언젠가는 유용하게 사용될 수 있을 것이라고 말했습니다. 특히 이 로봇들은 강한 낙하와 기타 예기치 않은 상황에서도 생존할 수 있기 때문입니다.

소프트 로봇은 일반적으로 느린 경향이 있으며, 전원 공급원 및 기타 전자 장치에 연결되지 않은 상태에서 작업을 수행할 때 더욱 그렇습니다. 연구자들은 그들의 작업이 단단한 구성 요소가 소프트 로봇 내에서 더 잘 통합될 수 있도록 하여, 이 로봇들이 더 빠르게 움직일 수 있게 하기를 희망하고 있습니다. 단단한 층은 장치의 전자 두뇌 및 전원 공급원과 더 나은 인터페이스를 제공합니다. 부드러운 층은 점프 후 착륙할 때 손상에 덜 취약하게 만듭니다.

“우주, 즉 달이나 화성 또는 다른 행성에서의 야생적인 응용 가능성이 있습니다.”라고 연구 공동 저자이자 하버드 대학교의 로봇 공학자인 니콜라스 바틀렛이 말했습니다. “재난 시나리오에서 무너진 건물과 같은 곳에서 수색 및 구조 작업에 더 실용적인 사용을 생각할 수도 있습니다. 부드러운 로봇은 바퀴가 달린 로봇이 탐색할 수 없는 곳으로 갈 수 있습니다.”

연소식 로봇은 두 개의 주요 부분으로 구성되어 있습니다: 세 개의 공압 다리를 가진 부드러운 플런저 같은 몸체와 전원 및 제어 메커니즘을 포함하는 단단한 코어 구성 요소입니다.

코어 모듈은 3D 프린터로 제작된 반부드러운 보호 장치로 보호됩니다. 로봇이 움직이기 시작하려면, 로봇은 공압 다리를 부풀려 원하는 방향으로 몸체를 기울입니다.

하버드는 이 로봇이 최대 6배의 몸 높이로 수직 점프하고, 몸 크기의 절반으로 가로 점프를 할 수 있는 강력한 점프 로봇이라고 믿고 있습니다. 현장에서 점프 동작은 장애물을 빠르고 쉽게 넘는 효과적인 방법이 될 수 있습니다.

“소프트 로봇의 멋진 점은 그들이 잔인함에 잘 적응한다는 것입니다.”라고 논문의 첫 저자인 니콜라스 바틀렛이 말했습니다.

이 로봇은 두 개의 반구로 구성되어 있습니다. 상단 반구는 반 껍질처럼 생겼으며, 한 번에 3D 프린트되어 9개의 서로 다른 강도의 층을 형성하여 외부는 고무 같은 유연성에서 코어 근처의 완전한 강직성으로 이어지는 구조를 만듭니다.

연구자들은 여러 가지 디자인 버전을 시도한 결과, 완전히 단단한 상단이 더 높은 점프를 가능하게 한다고 결론지었습니다. 그러나 더 유연한 정점은 착륙 시 충격을 견딜 가능성이 더 높아 로봇을 재사용할 수 있게 합니다. 그들은 더 유연한 디자인을 선택하기로 결정했습니다.

로봇의 하단 절반은 유연하며, 점프하기 전에 산소와 부탄이 주입되는 작은 챔버를 포함합니다. 가스가 점화되면, 이 절반은 거의 직접적으로 부풀어 올라 로봇을 점프하게 합니다. 화학적 충전이 소진되면, 하단 반구는 원래 형태로 돌아갑니다.

두 개의 반구는 맞춤형 회로 기판, 고전압 전원 공급 장치, 배터리, 미니어처 공기 압축기, 부탄 연료 전지 및 기타 구성 요소를 포함하는 단단한 코어 모듈을 둘러싸고 있습니다. 이 연구는 Science 저널에 발표되었습니다.

3D 프린터에 맞춰진 재료의 폭이 증가함에 따라 엔지니어들은 새로운 디자인을 더 빠르게 프로토타입할 수 있게 되었으며, 복잡성이 반드시 비용 증가로 이어진다는 오래된 속담을 무너뜨리고 있습니다.

“소프트 로봇 공학은 상대적으로 유망한 하위 분야이며, 3D 프린팅은 우리가 정말 실용적인 방식으로 할 수 있는 일의 범위를 확장하고 있습니다.”라고 우드가 말했습니다.

이 연구는 Science 저널에 발표되었습니다.