무한 궤도

노스캐롤라이나 주립대학교, 노스캐롤라이나주 롤리

노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구원들은 앞으로, 뒤로 이동할 수 있고 심지어 좁은 공간에도 들어갈 수 있는 애벌레 모양의 소프트 로봇을 시연했습니다. 애벌레 로봇의 움직임은 열을 사용하여 로봇이 구부러지는 방식을 제어하는 ​​새로운 패턴의 은나노와이어에 의해 구동됩니다.

NC State의 Yong Zhu는 “애벌레의 움직임은 몸의 국부적인 곡률에 의해 제어됩니다. 몸은 앞으로 당길 때와 뒤로 밀 때의 곡선이 다르게 나타납니다.”라고 말했습니다. “우리는 애벌레의 생체 역학에서 영감을 얻어 국부적인 곡률을 모방하고 나노와이어 히터를 사용하여 애벌레 로봇의 유사한 곡률과 움직임을 제어했습니다.

Zhu는 "두 가지 다른 방향으로 움직일 수 있는 소프트 로봇을 엔지니어링하는 것은 소프트 로봇 공학에서 중요한 과제입니다."라고 덧붙였습니다. “내장된 나노와이어 히터를 사용하면 두 가지 방법으로 로봇의 움직임을 제어할 수 있습니다. 소프트 로봇의 가열 패턴을 제어하여 로봇의 어느 부분이 구부러지는지 제어할 수 있습니다. 그리고 가해지는 열의 양을 조절하여 해당 부분이 구부러지는 정도를 조절할 수 있습니다.”

Caterpillar-bot은 열에 노출되면 다르게 반응하는 두 개의 폴리머 층으로 구성됩니다. 바닥층은 열에 노출되면 수축됩니다. 열에 노출되면 최상층이 팽창합니다. 은 나노와이어 패턴이 폴리머 확장층에 내장되어 있습니다. 패턴에는 연구자가 전류를 적용할 수 있는 여러 리드 포인트가 포함되어 있습니다. 연구진은 서로 다른 리드 포인트에 전류를 가해 나노와이어 패턴의 어느 부분이 가열되는지 제어할 수 있고, 전류를 더 많거나 적게 가해 열의 양을 제어할 수 있다.

NC State의 Shuang Wu는 “우리는 애벌레 로봇이 스스로 앞으로 당기고 뒤로 밀 수 있다는 것을 입증했습니다.”라고 말했습니다. “일반적으로 우리가 적용한 전류가 많을수록 어느 방향으로든 더 빠르게 움직일 것입니다. 그러나 우리는 폴리머가 냉각될 시간을 주는 최적의 주기가 있다는 것을 발견했습니다. 즉, '근육'이 다시 수축하기 전에 효과적으로 이완될 수 있도록 하는 것입니다. 애벌레 로봇을 너무 빨리 순환시키려고 하면 신체가 다시 수축되기 전에 '이완'할 시간이 없어 움직임이 손상되었습니다.”

그들은 또한 애벌레 로봇의 움직임이 사용자가 매우 낮은 간격에서 조종할 수 있는 지점까지 제어될 수 있음을 보여주었습니다. 본질적으로 연구원들은 전진 및 후진 동작뿐만 아니라 해당 과정의 어느 지점에서든 로봇이 위로 구부러지는 높이를 제어할 수 있었습니다.

Zhu는 “소프트 로봇의 구동 동작에 대한 이러한 접근 방식은 에너지 효율성이 매우 높으며 우리는 이 프로세스를 더욱 효율적으로 만들 수 있는 방법을 모색하는 데 관심이 있습니다.”라고 말했습니다. "추가적인 다음 단계에는 수색 및 구조 장치와 같은 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있는 센서 또는 기타 기술과 소프트 로봇 운동에 대한 이러한 접근 방식을 통합하는 것이 포함됩니다."

자세한 내용은 Matt Shipman에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2023년 8월호에 처음 게재되었습니다.

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