3D 프린팅 오픈소스 로봇, 재료 합성을 위한 접근 가능한 솔루션 제공

오픈 소스 3D 프린팅 로봇인 FLUID는 자동화된 재료 합성을 위한 저렴하고 사용자 정의 가능한 솔루션을 제공하여 더 많은 과학자가 고급 연구에 참여할 수 있도록 합니다.

홋카이도 대학 이학부의 케이스케 타카하시 교수가 이끄는 연구팀은 3D 프린터와 기성품 전자 부품을 사용하여 구성된 오픈 소스 로봇 시스템인 FLUID(Flowing Liquid Utilizing Interactive Device)를 만들었습니다.

FLUID의 역량을 보여주기 위해 연구팀은 로봇을 이용해 코발트와 니켈의 공침을 자동화하여 정밀하고 효율적으로 이진 물질을 만들어냈습니다.

연구의 주저자인 미카엘 쿠와하라는 "오픈 소스를 채택하고, 3D 프린터를 활용하고, 흔히 구할 수 있는 전자 장치를 활용함으로써, 일반적으로 시중에서 판매되는 로봇에 드는 비용의 일부만으로 특정 요구 사항에 맞게 맞춤 제작된 기능적 로봇을 제작할 수 있게 되었습니다."라고 말했습니다.

FLUID의 하드웨어는 주사기, 밸브 2개, 밸브 제어를 위한 서보 모터, 주사기 플런저를 정밀하게 제어하는 ​​스테퍼 모터가 장착된 4개의 독립된 모듈로 구성됩니다.

각 모듈에는 주사기의 최대 충전 위치를 감지하는 엔드 스톱 센서도 있습니다.

이러한 모듈은 USB를 통해 컴퓨터로부터 명령을 받는 마이크로컨트롤러 보드에 연결됩니다.

이 시스템에는 사용자가 밸브 조정, 주사기 이동 등 로봇의 기능을 제어할 수 있는 소프트웨어가 포함되어 있으며, 실시간 상태 업데이트와 센서 데이터를 제공합니다.

연구진은 설계 파일을 공개적으로 공개하여 전 세계 연구자가 각자의 실험적 필요에 따라 로봇을 복제하거나 수정할 수 있도록 했습니다.

FLUID는 값비싼 상업용 로봇에 대한 오픈 소스 및 3D 인쇄 가능한 대안을 제공함으로써 더 많은 연구자 커뮤니티가 재료 과학 분야에서 자동화된 실험에 참여할 수 있도록 지원할 수 있습니다.

이는 자원이 제한된 환경에서 연구하는 연구자나 상업적 솔루션을 쉽게 구할 수 없거나 비용 효율적이지 않은 틈새 분야에 주력하는 과학자에게 특히 유익할 수 있습니다.

상업용 부품을 사용하여 인쇄할 수 있는 맞춤형 디자인을 통해 큰 자본 투자 없이도 정교한 실험을 수행할 수 있습니다.

다카하시는 "이 접근 방식은 재료 합성의 자동화를 민주화하고, 연구자들에게 재료 과학의 혁신을 가속화할 수 있는 실용적이고 비용 효율적인 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다."라고 설명했습니다.

앞으로 연구진은 온도와 pH와 같은 다른 매개변수를 모니터링하기 위한 추가 센서를 통합할 계획입니다. 이를 통해 로봇은 고분자 혼합 및 유기 합성을 포함한 더욱 다양한 화학 반응을 처리할 수 있는 능력을 확장할 것입니다.

또한, 반복적인 작업을 간소화하는 매크로 기록 기능과 실험 재현성 및 데이터 분석을 향상시키는 향상된 데이터 로깅 기능을 포함하도록 소프트웨어가 더욱 개발될 예정입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250409115256.htm