[로봇 애벌래] 노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구원들은 좁은 공간에서 앞으로, 뒤로 이동하고 잠글 수 있는 애벌레 모양의 소프트 로봇을 시연했다. 애벌레 로봇의 움직임은 로봇이 구부러지는 방식을 제어하기 위해 열을 사용하는 새로운 패턴의 은 나노와이어에 의해 구동되므로 사용자는 어느 방향으로든 로봇을 조종할 수 있다.
[로봇 애벌래] 노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구원들은 좁은 공간에서 앞으로, 뒤로 이동하고 잠글 수 있는 애벌레 모양의 소프트 로봇을 시연했다. 애벌레 로봇의 움직임은 로봇이 구부러지는 방식을 제어하기 위해 열을 사용하는 새로운 패턴의 은 나노와이어에 의해 구동되므로 사용자는 어느 방향으로든 로봇을 조종할 수 있다.
"애벌레의 움직임은 몸의 국부적 곡률에 의해 제어된다. 몸이 앞으로 당길 때와 뒤로 밀 때 몸이 다르게 구부러진다."고 이 작업에 대한 논문의 교신저자이자 NC State의 기계 및 항공우주 공학과 Andrew A. Adams 저명한 교수인 Yong Zhu는 말한다. "우리는 애벌레의 생체역학에서 영감을 얻어 국부적 곡률을 모방하고 나노와이어 히터를 사용하여 애벌레 로봇에서 유사한 곡률과 움직임을 제어한다.”
"서로 다른 두 방향으로 움직일 수 있는 소프트 로봇을 엔지니어링하는 것은 소프트 로봇 공학에서 중요한 도전이다."라고 Zhu는 말한다. "내장된 나노와이어 히터를 사용하면 로봇의 움직임을 두 가지 방식으로 제어할 수 있다. 소프트 로봇의 가열 패턴을 제어하여 로봇의 어느 부분이 구부러지는지 제어할 수 있다. 적용되는 열의 양을 제어한다."
애벌레 로봇은 열에 노출될 때 다르게 반응하는 두 층의 폴리머로 구성된다. 바닥층은 열에 노출되면 줄어들거나 수축한다. 열에 노출되면 최상층이 팽창한다. 은 나노와이어의 패턴이 폴리머의 확장층에 내장되어 있다. 패턴에는 연구원이 전류를 적용할 수 있는 여러 리드 포인트가 포함되어 있다. 연구원들은 다른 리드 포인트에 전류를 가함으로써 나노와이어 패턴의 어느 부분이 가열되는지를 제어할 수 있고, 더 많거나 적은 전류를 가함으로써 열의 양을 제어할 수 있다.
"우리는 애벌레 로봇이 스스로 앞으로 밀고 뒤로 밀 수 있다는 것을 증명했다. "일반적으로 더 많은 전류를 적용할수록 어느 방향으로든 더 빨리 움직일 것이다. 그러나 우리는 중합체가 냉각될 시간을 주는 최적의 주기가 있다는 것을 발견했다. 다시 수축하기 전에 효과적으로 '근육'이 이완되도록 한다. 애벌레 로봇을 너무 빨리 순환시키려고 하면 몸이 다시 수축하기 전에 '긴장을 풀' 시간이 없어서 움직임이 손상된다."
연구원들은 또한 로봇이 문 아래로 미끄러지도록 안내하는 것과 유사하게 사용자가 매우 낮은 간격 아래에서 애벌레 로봇을 조종할 수 있는 지점까지 애벌레 로봇의 움직임을 제어할 수 있음을 시연했다. 본질적으로 연구원들은 전진 및 후진 동작뿐만 아니라 해당 프로세스의 어느 시점에서든 로봇이 위쪽으로 구부러지는 정도를 제어할 수 있다.
"소프트 로봇의 구동 동작에 대한 이러한 접근 방식은 매우 에너지 효율적이며 우리는 이 프로세스를 더욱 효율적으로 만들 수 있는 방법을 모색하는 데 관심이 있다."라고 Zhu는 말한다. "추가적인 다음 단계에는 수색 및 구조 장치와 같은 다양한 응용 분야에서 사용하기 위해 소프트 로봇 이동에 대한 이 접근 방식을 센서 또는 기타 기술과 통합하는 것이 포함된다."
