새로운 소프트 로봇은 타이어처럼 구르고, 팽이처럼 회전하며, 달처럼 궤도 를 돌고 있습니다.

연구원들은 앞으로 구르기, 기록처럼 회전하기, 중심점 주위를 도는 경로 따르기 등 세 가지 동시 동작을 수행하는 새로운 소프트 로봇 디자인을 개발했습니다. 인간이나 컴퓨터의 제어 없이 작동하는 이 장치는 알려지지 않은 환경을 탐색하고 매핑하는 데 사용할 수 있는 소프트 로봇 장치를 개발할 가능성이 있습니다.

새로운 소프트 로봇은 트위스트 링봇(twisted ringbot)이라고 불린다. 리본 모양의 액정 엘라스토머로 만들어졌으며 로티니 국수처럼 꼬인 다음 끝 부분에서 함께 결합되어 팔찌와 유사한 고리를 형성합니다. 주변 공기보다 더 뜨거운 섭씨 55도(화씨 131도) 이상의 표면에 로봇을 배치하면 표면에 닿는 리본 부분이 수축되고, 공기에 노출된 리본 부분은 수축됩니다. 아니다. 이는 롤링 동작을 유도합니다. 표면이 따뜻할수록 로봇이 더 빨리 굴러갑니다.

“리본은 수평 축을 따라 굴러가며 링이 앞으로 나아가는 추진력을 제공합니다”라고 노스캐롤라이나 주립 대학의 기계 및 항공 우주 공학 부교수이자 연구 논문의 교신 저자인 Jie Yin이 말했습니다.

트위스트 링봇은 턴테이블의 레코드처럼 중앙 축을 따라 회전합니다. 그리고 뒤틀린 링봇이 앞으로 움직일 때 중심점 주위의 궤도 경로를 따라 이동하며 본질적으로 큰 원을 그리며 움직입니다. 그러나 뒤틀린 링봇이 상자의 벽과 같은 경계를 만나면 경계를 따라 이동합니다.

Yin은 “이러한 동작은 알려지지 않은 환경을 매핑하는 데 특히 유용할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

트위스티드 링봇(twisted ringbots)은 동작이 물리적 지능에 의해 제어되는 장치의 예입니다. 즉, 동작이 컴퓨터나 인간의 개입에 의해 지시되는 것이 아니라 구조 설계와 재질에 따라 결정됩니다.

연구원들은 장치의 기하학적 구조를 엔지니어링하여 뒤틀린 링봇의 동작을 미세 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 리본을 한 방향 또는 다른 방향으로 비틀어 비틀린 링봇이 회전하는 방향을 제어할 수 있습니다. 속도는 리본 너비, 리본 꼬임 횟수 등에 따라 영향을 받을 수 있습니다.

개념 증명 테스트에서 연구원들은 뒤틀린 링봇이 다양한 밀폐 공간의 윤곽을 따라갈 수 있음을 보여주었습니다.

Fangjie Qi는 “뒤틀린 링봇이 이러한 공간에 도입되는 위치에 관계없이 경계로 나아가고 경계선을 따라 공간의 윤곽선을 매핑할 수 있습니다.”라고 Fangjie Qi는 말합니다. , 논문의 첫 번째 저자이자 박사 학위입니다. NC 주립대 학생입니다. “경계의 틈이나 손상도 식별합니다.

“우리는 또한 각 로봇이 서로 다른 방향으로 회전하는 두 개의 뒤틀린 링봇을 공간에 도입함으로써 더 복잡한 공간의 경계를 매핑할 수 있었습니다.”라고 Qi는 말했습니다. “이로 인해 그들은 경계를 따라 서로 다른 경로를 취하게 됩니다. 그리고 두 뒤틀린 링봇의 경로를 비교함으로써 우리는 더 복잡한 공간의 윤곽을 포착할 수 있습니다.”

“원칙적으로 공간이 아무리 복잡하더라도 전체 그림을 매핑하기 위해 뒤틀린 링봇을 충분히 도입하면 공간을 매핑할 수 있습니다. 각 링봇은 전체 그림의 일부를 제공합니다.”라고 Yin은 말합니다. “그리고 이것들은 상대적으로 생산 비용이 저렴하기 때문에 실행 가능합니다.

“소프트 로봇공학은 여전히 ​​상대적으로 새로운 분야입니다.”라고 Yin은 말합니다. “반복 가능하고 공학적인 방식으로 소프트 로봇의 움직임을 제어하는 ​​새로운 방법을 찾는 것은 이 분야를 발전시킵니다. 무엇이 가능한지에 대한 이해를 높이는 것은 흥미로운 일입니다.”

논문 “Defected Twisted Ring Topology For Autonomous Periodic Flip-Spin-Orbit Soft Robot”은 2019년 1월 8일 주에 게재될 예정입니다. 국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물. 이 논문은 NC State의 박사후 연구원인 Yanbin Li와 Yao Zhao가 공동 집필했습니다. Yaoye Hong, 최근 Ph.D. NC 주립대학 졸업; 그리고 Ph.D.인 Haitao Qing이 있습니다. NC 주립대 학생입니다.

이 작업은 보조금 2005374 및 2126072에 따라 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240108153135.htm