외형 변경, 자유 로밍 소프트 로봇 제작

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인사이트캠퍼스
작성일
2020-04-09 13:59
조회
48

Shape-changing, free-roaming soft robot created

외형 변경, 자유 로밍 소프트 로봇 제작


* 이 기사는 ScienceDaily에 작성된 의 글을 번역하였습니다.

새로운 형태의 로봇은 전통적인 로봇과 소프트 로봇을 결합하여 안전하지만 튼튼하다. 일단 팽창하면 에너지원이나 공기원에 부착되지 않고 모양을 바꾸고 움직일 수 있다.

소프트 로봇 공학의 발전은 언젠가 로봇이 인간과 함께 작업할 수 있어 무거운 물체를 들어올리거나 위험에서 벗어나게 할 수 있다. 스탠포드 대학의 연구진은 그 미래를 향한 한 걸음으로 전통적인 로봇 공학의 특징을 이용해, 여전히 움직이고 모양을 바꾸는 능력을 유지하면서 안전한 새로운 종류의 소프트 로봇을 개발했다.

스탠포드 대학의 기계공학 대학원생인 Nathan Usevitch는 "대부분의 소프트 로봇은 부피가 큰 공기 압축기에 부착하거나 벽에 플러그를 꽂아야 하는 한계가 있다."라고 말했다. "그래서 우리는 궁금했다. 만약 우리가 항상 로봇 안에 같은 양의 공기를 가지고 있다면?"

그 시작점부터, 연구원들은 결국 모양을 바꿀 수 있는 인간 크기의 소프트 로봇을 만들었고, 그것은 물체를 잡고 다룰 수 있게 했다. 그들의 발명은 3월 18일 Science Robotics에 발표된 논문에 기술되어 있다.

"이 로봇에 대한 캐주얼한 묘사는 트랜스포머와 섞인 영화 빅 히어로 6의 베이맥스다. 즉, 사람의 안전을 지키는 소프트 로봇이 자신의 모양을 극적으로 바꿀 수 있는 로봇과 섞여 있다는 것이다."라고 Usevitch가 말했다.

많은 로봇들의 조합

이 스퀴시 로봇의 가장 간단한 버전은 세 개의 작은 기계를 통과하여 삼각형 모양으로 꼬집어 나온 팽창된 튜브다. 한 기계는 튜브의 양쪽 끝을 함께 잡고, 다른 두 기계는 튜브를 따라 움직이며, 모서리를 움직여서 로봇의 전체적인 모양을 바꾼다. 연구자들은 이 로봇을 "isoperimetric 로봇"이라고 부르는데, 모양은 극적으로 변하지만, 가장자리의 총 길이와 내부의 공기의 양은 동일하기 때문이다.

isoperimetric 로봇은 소프트 로봇, 트러스 로봇, collective 로봇 세 종류의 후손이다. 소프트 로봇은 가볍고 유연하며 트러스 로봇은 모양을 바꿀 수 있는 기하학적 형태를 가지고 있으며 collective 로봇은 함께 작동하는 작은 로봇으로, 단부 고장이 생겼을 때 특히 강해진다.

이 논문의 공동저자인 Sean Follmer 기계공학부 부교수는 "우리는 기본적으로 전통적인 모터로 부드러운 구조를 조작하고 있다"고 말했다. "이것은 소프트 로봇의 많은 이점들과 더 전통적인 로봇에 대한 모든 지식을 결합한 정말 흥미로운 종류의 로봇을 만든다."

보다 복잡한 버전의 로봇을 만들기 위해, 연구원들은 단지 몇 개의 삼각형을 함께 붙일 뿐이다. 서로 다른 모터의 움직임을 조정함으로써, 그들은 로봇이 3면으로 공을 집어 들거나 로봇의 질량 중심을 바꾸어 굴리도록 하는 것과 같은 다른 행동을 하게 할 수 있다.

이 논문의 공동저자인 캘리포니아대 기계공학과 조교수 Elliot Hawkes는 "우리가 개발한 핵심적인 이해는 크고 부드러운 공압 로봇으로 움직임을 만들기 위해 공기를 주입할 필요가 없다는 것이었다"고 말했다. "당신은 이미 가지고 있는 공기를 사용할 수 있고, 이 간단한 모터로 움직일 수 있다. 이 방법은 더 효율적이고 로봇이 훨씬 더 빨리 움직일 수 있다."

우주에서 거실까지

소프트 로보틱스 분야는 비교적 젊기 때문에, 사람들은 여전히 새로운 창조물에 가장 적합한 응용분야를 찾고 있다. 안전하지만 튼튼한 부드러움은 전통적인 로봇들이 부상을 입을 수 있는 가정과 직장에서 유용하게 만들 수 있다. 스퀴시 로봇도 재난 대응의 도구로 쓰일 수 있다.

isoperimetric 로봇에 대한 다른 흥미로운 가능성은 지구 밖에서 있을 수 있다. "이 로봇은 우주 탐험에 정말 유용할 수 있다. 특히 작은 패키지로 운반될 수 있고 그 후에 그것이 팽창한 후에 제한되지 않고 작동하기 때문이다." 라고 Usevitch와 함께 이 논문의 공동 집필자인 스탠포드의 대학원생인 Zachary Hammond가 말했다. "다른 행성에서, 그것은 복잡한 환경을 가로질러 좁은 공간을 비집고 장애물 위로 퍼지는 모양을 바꾸는 능력을 사용할 수 있다."

현재, 연구원들은 유연한 로봇을 위해 다른 모양으로 실험을 하고 있고, 수영을 할 수 있는지 알아보기 위해 물에 담그는 것을 고려하고 있다. 또한 각각의 특징과 이점을 가진 새로운 소프트 로봇 유형을 탐구하고 있다.

이 논문의 공동저자인 Allison Okamura 교수는 "이번 연구는 새로운 방식으로 로봇을 설계하고 만드는 방법에 대한 사고의 힘을 강조한다."고 말했다. "로봇 디자인의 창의성은 이런 종류의 시스템으로 확장되고 있으며, 그것은 우리가 로봇공학 분야에서 정말로 장려하고 싶은 것이다."

스탠퍼드대 항공우주학과 조교수인 Mac Schwager도 공동저자다. Follmer와 Okamura는 스탠포드 Bio-X의 멤버다. Okamura는 Wu Tsai 신경과학연구소 소속이기도 하다.

이 연구는 국립과학재단과 국방고등연구사업청의 자금 지원을 받았다.

번역 - 핀인사이트 인턴연구원 김영현

원문 보러가기 >

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200318143711.htm

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