[사이언스샷] 인간의 골격을 모방 한 불가사리 로봇 -Chosun.com

입력 2020.08.27 04:00

단단한 골격을 인대로 당겨 모양을 변경합니다.


다리가 긴장된 구조로 만들어진 불가사리 로봇. 빨간색 구조는 검은 인대에 의해 당겨져 모양이 바뀝니다 ./Science Robotics

인간의 골격처럼 부드럽고 세게 움직이는 불가사리 로봇이 국내에서 개발되었습니다. 금속 로봇의 견고한 구조와 소프트 로봇의 유연한 동작을 결합하여 로봇 개발의 새로운 길을 열어 준 것으로 평가됐다.

울산 과학 기술원 (UNIST) 신소재 공학과 김지윤 교수는 27 일 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 “5 개로 불가사리 로봇을 만들어 다양한 움직임 구현에 성공했다”고 보도했다. 텐 세그 리티 구조의 다리. ” 공개.

Tensegrity는 ‘긴장’과 ‘구조적 무결성’을 뜻하는 영어 단어의 조합입니다. 뼈에 인대가 부착 된 인간의 골격처럼 케이블은 원통형 구조에 매달려 있고 함께 당겨서 안정적인 구조를 유지합니다. 재료가 덜 필요한 경제적 인 구조로 교량 및 행사장의 임시 구조물 (파빌리온)에 많이 사용됩니다. 한 번에 열리는 텐트는 같은 구조입니다.

◇ 3D 프린터는 복잡한 구조를 한꺼번에 만듭니다.

연구진은 먼저 3D 프린터에 단단한 원통형 압축을 인쇄하고 그 주위에 빈 인대가있는 주형을 만들었습니다. 인대 재료가 빈 부분에 주입되고 금형이 녹아 내리면 유연한 인대가 압축 재료 사이에 그물 형태로 연결된 구조가 생성됩니다. Tensegrity 구조입니다.

Tensegrity 구조 제조 공정. 다중 재료 3D 프린팅 (1)으로 금형 및 구조물 (빨간색)을 프린팅 한 후 인대가 될 지능형 재료를 빈 공간 (2)에 주입합니다. 지능형 재료가 굳어지고 물을 부어 금형이 녹을 때 (3), 구조와 인대 재료가 하나의 몸체로 통합 된 긴장 구조가 생성됩니다 (4) ./ Science Robotics
Tensegrity 구조 제조 공정. 다중 재료 3D 프린팅 (1)으로 금형 및 구조물 (빨간색)을 프린팅 한 후 인대가 될 지능형 재료를 빈 공간 (2)에 주입합니다. 지능형 재료가 굳어지고 물을 부어 금형이 녹을 때 (3), 구조와 인대 재료가 하나의 몸체로 통합 된 긴장 구조가 생성됩니다 (4) ./ Science Robotics

김지윤 교수 팀은 텐 세그 리티 기술을 이용하여 입방체, 삼각 기둥, 원통, 원뿔 등 다양한 구조를 만들었다. 쌓아 올려 부드러운 로봇을 만들 수 있습니다. 인대에는 자성 물질이 포함되어 있으며 전류가 통과하면 모양이 바뀝니다. 따라서, 구조는 신축, 틸트, 수직 및 수평 비틀림 등 다양한 형태로 변경 될 수있다.

연구원들은 긴장 구조의 다섯 다리를 가진 불가사리 로봇을 만들었습니다. 단순한 움직임을 가진 기존 로봇과 달리 Tensegrity Starfish 로봇은 다리의 네 가지 움직임을 결합하여 후퇴하거나 앞으로 걸을 수 있으며 방향을 변경할 수 있습니다. 기존의 금속제 로봇처럼 단단하면서도 소프트 로봇의 강점 인 유연한 동작을 모두 실현하는 데 성공했다.

◇ 금속 로봇과 소프트 로봇의 장점 결합

김 교수는 “기존의 금속 모터로 만든 로봇은 인간과 함께 작업하기에 위험하고 움직임에 한계가있다”고 말했다. 반면 소프트 로봇은 유연한 소재이기 때문에 비용이 적게 들고 제조가 쉽습니다. 그러나 재질에 따라 만들 수있는 모양이나 크기가 제한되어 다양한 방식으로 동작을 구현할 수 없습니다.

불가사리 모양의 Tensegrity 로봇. 전류가 흐르면 순식간에 모양이 바뀝니다. / Science Robotic s
불가사리 모양의 Tensegrity 로봇. 전류가 흐르면 순식간에 모양이 바뀝니다. / Science Robotic s

Tensegrity 기술을 사용하면 부드러운 로봇처럼 유연하게 움직여 인간과 협업 할 수 있으며, 기존의 금속 로봇처럼 크고 단단한 형태를 모두 구현할 수 있습니다. 김 교수는“여러 재료를 동시에 쌓아 입체적인 레이어를 만드는 3D 프린터로 텐 세그 리티 구조의 소프트 로봇을 만들었다. 소프트 로봇이 유연한 소재에만 의존하지 않고 텐 세그 리티 구조를 가지고 있다면 이전에는 없었던 새로운 특성을 부여합니다. 할 수 있어요.”

그날 같은 저널에 실린 논평 논문에서 중국 베이징 항공 대학교의 Li Wen 교수는 “우리는 연질 기능성 인대 재료를 별도의 단단한 실린더와 성공적으로 통합했습니다”라고 말했습니다. 동일한 스마트 소재로 TenseCriity 구조로 부드러운 인대 네트워크를 만들 수있을 것으로 기대됩니다.”

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