매력적인 기계

Rob Shepherd는 공과 대학의 기계 및 항공 우주 공학 부교수이다. 그는 수석 저자인 Yoav Matia와 함께 Cornell의 연구원 팀을 이끌었다.

"이 분산형 소프트 펌프는 사람의 심장과 혈액이 전달되는 동맥과 훨씬 더 비슷하게 작동한다."라고 Shepherd는 말했다. “우리 그룹에서 출판한 로봇 혈액이 있었고 이제 로봇 심장이 있다. 이 두 가지의 조합은 보다 실물 같은 기계를 만들 것이다.”

Shepherd가 이끄는 Organic Robotics Lab은 이전에 신축성 센서 "피부"와 연소 구동 점자 디스플레이 및 운동 능력을 모니터링하는 의류와 같은 광범위한 기술을 설계하기 위해 부드러운 재료 복합 재료를 사용했다. 그들은 또한 걷고, 기어 다니고, 수영하고, 땀을 흘리는 소프트 로봇을 개발했다. 팀에 따르면 이러한 창조물 중 많은 부분이 환자 치료 및 재활 분야에 적용될 수 있다고 한다.

순환계 생성

소프트 로봇은 에너지를 저장하고 부속기관과 움직임에 동력을 공급하기 위한 순환 시스템이 필요하므로 복잡한 작업을 완료할 수 있다.

새로 개발된 탄성 중합체 펌프는 솔레노이드라고 하는 와이어 코일이 장착된 부드러운 실리콘 튜브로 구성된다. 이 솔레노이드는 탄성 중합체 펌프의 외부 주위에 이격되어 있으며 코일 사이의 간격으로 인해 튜브가 구부러지고 늘어날 수 있다. 튜브 내부에는 자기장에 노출될 때 경화되는 자기유변학적 유체로 둘러싸인 단단한 코어 자석이 있다. 이렇게 하면 코어가 중앙에 유지되고 동시에 씰이 생성된다. 자기장을 다양한 방식으로 적용함으로써 코어 자석을 앞뒤로 움직여 물이나 저점도 오일과 같은 유체를 지속적인 힘으로 앞으로 밀어낼 수 있다.

Shepherd는 미 육군 연구소의 Nathan Lazarus와 함께 연구의 공동 선임 저자로 일했다.

Shepherd는 "우리는 다른 소프트 펌프에서 수행된 것보다 100배 더 높은 압력과 유량으로 작동하고 있다."라고 말했다. “하드 펌프에 비해 성능은 여전히 10배 정도 낮다. 즉, 매우 높은 유속으로 정말 점성이 있는 오일을 밀어낼 수 없다."

연구원들은 펌프 시스템이 큰 변형에서도 지속적인 성능을 유지할 수 있음을 입증하기 위해 실험을 수행했다. 또한 로봇에 따라 향후 반복 작업을 맞춤화할 수 있도록 성능 매개변수를 추적했다.

"우리는 펌프의 모든 다른 매개변수에 대한 크기 조정 관계를 갖는 것이 중요하다고 생각했다. 따라서 튜브 직경과 길이가 다른 새로운 것을 설계할 때 원하는 성능에 맞게 펌프를 조정하는 방법을 알 수 있다. "라고 Shepherd가 말했다.

"고성능 플렉시블 펌프를 위한 자기유체역학적 부상"이라는 제목의 논문이 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재되었다.