맷 쉽먼
인간이나 컴퓨터의 지시 없이 단순한 미로를 탐색할 수 있는 소프트 로봇을 만든 연구자들은 이제 그 작업을 기반으로 더 복잡하고 역동적인 환경을 탐색할 수 있는 “두뇌가 없는” 소프트 로봇을 만들었습니다.
“이전 연구에서 우리는 우리의 소프트 로봇이 매우 간단한 장애물 코스를 비틀고 회전할 수 있다는 것을 보여주었습니다.”라고 이 연구에 대한 논문의 공동 교신 저자이자 기계 및 항공우주학 부교수인 Jie Yin은 말합니다. 노스캐롤라이나 주립대학교 공학. “하지만 장애물을 만나지 않으면 방향을 바꿀 수 없었어요. 실제로 이는 로봇이 때때로 평행 장애물 사이를 맴돌다가 막힐 수 있음을 의미합니다.
“우리는 스스로 회전할 수 있어 구불구불한 미로를 통과하고 움직이는 장애물도 피할 수 있는 새로운 소프트 로봇을 개발했습니다. 그리고 이 모든 작업은 컴퓨터의 안내를 받는 것이 아니라 물리적 지능을 사용하여 수행됩니다.”
물리적 지능은 소프트 로봇과 같은 동적 객체를 의미하며, 이 객체의 동작은 컴퓨터나 인간 개입에 의해 지시되기보다는 구조 설계 및 재질에 따라 결정됩니다.
이전 버전과 마찬가지로 새로운 소프트 로봇은 리본 모양의 액정 엘라스토머로 만들어졌습니다. 주변 공기보다 따뜻한 섭씨 55도(화씨 131도) 이상의 표면에 로봇을 배치하면 표면에 닿는 테이프 부분은 수축되지만 노출된 테이프 부분은 수축되지 않습니다. 방송 중이에요. 아니요. 이는 흔들리는 동작을 유도합니다. 표면이 따뜻할수록 로봇이 더 빨리 굴러갑니다.
그러나 이전 버전의 소프트 로봇은 대칭 디자인을 갖고 있었던 반면, 새로운 로봇은 두 개의 뚜렷한 반쪽을 가지고 있습니다. 로봇의 절반은 직선으로 뻗어 있는 꼬인 리본 모양이고, 나머지 절반은 나선형 계단처럼 스스로 꼬이는 더 촘촘한 리본 모양입니다.
이러한 비대칭 설계는 로봇의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 지면에 더 많은 힘을 가한다는 것을 의미합니다. 바닥보다 입구가 더 넓은 플라스틱 컵을 생각해 보세요. 테이블 위에서 굴리면 직선으로 굴러가는 것이 아니라 테이블을 가로질러 이동하면서 호를 그리게 됩니다. 이는 비대칭 모양 때문입니다.
“우리의 새로운 로봇 뒤에 있는 개념은 매우 간단합니다. 비대칭 디자인으로 인해 물체와 접촉하지 않고도 회전합니다.”라고 NC State의 박사후 연구원이자 논문의 첫 번째 저자인 Yao Zhao는 말합니다. “따라서 물체와 접촉하면 방향을 바꿔 미로를 탐색할 수 있지만 평행한 물체 사이에 끼일 수는 없습니다. 대신 호 모양으로 움직일 수 있는 능력 덕분에 본질적으로 자유롭게 움직일 수 있습니다.”
연구원들은 움직이는 벽이 있는 미로를 포함하여 더 복잡한 미로를 탐색하고 신체 크기보다 좁은 공간을 통과할 수 있는 소프트 로봇의 비대칭 디자인 능력을 시연했습니다. 연구원들은 금속 표면과 모래 모두에서 새로운 로봇 디자인을 테스트했습니다.
“이 연구는 특히 소프트 로봇이 주변 환경에서 열 에너지를 수확할 수 있는 응용 분야를 위한 소프트 로봇 설계에 대한 혁신적인 접근 방식을 개발하는 데 도움이 되는 또 다른 단계입니다.”라고 Yin은 말합니다.
“물리적으로 지능적이고 자율적이며 부드러운 로봇 미로 탈출기”라는 논문이 Science Advances 저널에 게재되었습니다. 논문의 첫 번째 저자는 NC State의 박사후 연구원인 Yao Zhao입니다. NC State의 기계 및 항공우주 공학 부교수인 Hao Su가 공동 교신저자입니다. 다른 공동 저자로는 최근 Ph.D.인 Yaoye Hong이 있습니다. NC 주립대학 졸업; NC State의 박사후 연구원 Yanbin Li; Fangjie Qi와 Haitao Qing, 둘 다 Ph.D. NC 주립대 학생들.
이 작업은 보조금 2005374, 2126072, 1944655 및 2026622에 따라 국립 과학 재단의 지원을 받았습니다.
노스캐롤라이나 주립대학교
