획기적인 전자 장치 없는 로봇, 3D 프린터에서 바로 걸을 수 있다

로봇이 전자 장치에 의존하지 않고 걷고, 탐색하고, 작업을 수행할 수 있는 세상을 상상해 보세요. 그 비전은 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 로봇공학자들이 획기적인 성과를 낸 덕분에 현실이 되었습니다. 이 대학의 Bioinspired Robotics Laboratory에서 개발한 혁신적인 로봇은 압축 가스 카트리지만 추가하면 3D 프린터에서 바로 걸을 수 있습니다.

팀 출판 저널 Advanced Intelligent Systems의 고급 온라인 출판물에 그들의 연구 결과가 실렸습니다. 이 선구적인 로봇은 데스크톱 3D 프린터를 사용하여 제조되며, 기성품 인쇄 소재를 사용하여 견고할 뿐만 아니라 저렴하여 각각 약 20달러에 불과합니다.

"이것은 기계를 만드는 것을 보는 완전히 다른 방식입니다." 캘리포니아 대학교 샌디에이고 기계 및 항공우주 공학과의 교수이자 수석 저자인 마이클 톨리는 보도자료에서 이렇게 말했습니다.

이러한 최첨단 로봇은 특히 전자 장치가 고장날 수 있는 환경에서 가능성의 세계를 보여줍니다. 예를 들어, 이러한 로봇은 고방사능 지역에서의 과학적 정찰, 재난 대응 또는 우주 탐사에 이상적일 수 있습니다.

엄격한 실험실 테스트에서 로봇은 일정한 압력 하에 공기 또는 가스 공급원에 연결되었을 때 3일 동안 쉬지 않고 작동할 수 있는 능력을 보여주었습니다. 또한 압축 가스 카트리지를 사용하여 야외에서 묶이지 않고 걸으며 잔디와 모래와 같은 다양한 표면을 가로지르는 데 성공함으로써 다재다능함을 입증했습니다. 놀랍게도 이 로봇은 수중에서도 작동할 수 있습니다.

목표는 프린터로 바로 걷는 로봇을 만드는 데 그치지 않았습니다. 유연하고 부드러운 소재를 사용하여 이를 실현하는 것이었습니다.

Tolley는 "이 로봇은 연구자들이 일반적으로 사용하는 기존의 딱딱한 구성 요소로 제조되지 않았습니다."라고 덧붙였습니다.

대신 간단한 3D 프린팅 필라멘트를 사용하여 제작되었습니다.

가장 큰 과제는 인공 근육과 제어 시스템을 통합한 로봇을 설계하는 것이었는데, 이 모든 것이 한 번의 인쇄로 단일 소프트 소재로 제작되었습니다. 박사후 연구원 Yichen Zhai의 리더십 하에, 이 팀은 이전에 전자 장치가 없는 그리퍼를 만드는 데 사용했던 3D 인쇄 방법을 적용했습니다. 그들의 노력은 여섯 개의 다리를 가진 로봇의 개발로 절정에 달했습니다.

자이는 "우리는 완전히 스스로 걷는 로봇으로 거대한 도약을 이루었습니다."라고 덧붙였습니다.

움직임을 용이하게 하기 위해, 팀은 증기 엔진에 동력을 공급하는 시스템과 유사한 소프트 액추에이터의 반복적인 움직임을 제어하는 ​​공압 진동 회로를 고안했습니다. 이 회로는 로봇의 여섯 다리의 움직임을 동기화하여, 세 개의 다리로 구성된 두 세트를 번갈아가며, 위아래, 앞뒤의 네 가지 자유도를 허용하여 로봇이 직선으로 걸을 수 있도록 합니다.

앞으로 연구자들은 로봇 내부에 압축 가스 저장을 통합하고 재활용 가능하거나 생분해성 재료의 사용을 탐구하는 방법을 찾는 것을 목표로 합니다. 그들은 또한 로봇의 기능을 향상시키기 위해 그리퍼와 같은 조작기를 추가하는 것을 조사하고 있습니다.

Tolley의 연구실은 BASF Corporation과 협력하여 California Research Alliance(CARA)를 통해 표준 3D 프린터에 적합한 다양한 연성 소재를 실험했습니다. 테스트한 일부 고급 소재는 아직 상업적으로 출시되지 않았지만, 팀은 표준 기성품 소재를 사용하여 로봇을 성공적으로 인쇄했습니다.

이 프로젝트는 National Science Foundation으로부터 일부 자금을 지원받았습니다. 이 획기적인 출판에 앞서, 이 팀은 3 Gordon Research Conference on Robotics에서 2022D 프린팅 보행 로봇을 공개했습니다.

출처: 캘리포니아 대학, 샌디에고