요약:
미국 노스캐롤라이나 주립대학교 과학 연구팀이 극도로 유선형 구조를 갖춘 소형 소프트 바운싱 로봇 개발에 성공했습니다. 로봇에는 기존 모터, 기어, 배터리 또는 전자 제어 칩이 포함되어 있지 않으며 동전보다 얇습니다. 지속적인 적외선 조사 하에서 빛과 열을 기계적 비틀림 탄성 위치 에너지로 독립적으로 변환하여 이륙, 공중에서 재설정 및 충전을 통해 다시 이륙하는 무한 연속 바운스 사이클을 완료할 수 있습니다.
학술지에 발표된 연구 세부사항에 따르면 'Ring Leaper'라는 이름의 소프트 로봇은 주로 두 가지 주요 구조, 즉 액정 탄성체(LCE)로 만들어진 물방울 모양의 유연한 폴리머 스트립과 물방울 끝에 고정된 V자형 마이크로 알루미늄 강성 슬리브로 구성됩니다. 액정 엘라스토머는 열 수축 특성을 가지고 있습니다. 로봇 표면에 적외선을 조사하면 가열된 면의 분자 사슬이 수축하면서 자발 회전을 하려고 한다. 이때, 앞쪽 끝에 있는 단단한 V자 모양의 알루미늄 튜브는 폴리머의 자유 롤링을 방해하여 폴리머 벨트가 시계처럼 계속해서 안쪽으로 비틀리게 하여 많은 양의 탄성 변형 위치에너지를 축적하게 됩니다. 비틀림 응력이 임계 임계값을 돌파하면 V자형 알루미늄 튜브가 즉시 지면을 아래로 내리쳐 축적된 에너지를 즉시 방출하고 로봇 전체를 공중으로 높이 뿜어냅니다.
연구팀은 로봇이 비행 과정 중 공중에서 자동으로 회복하고 풀기 위해 자체 소재의 탄성 메모리를 사용할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 착륙 후 수동 개입이나 기계적 재설정 장치 없이 빛을 흡수하고 가열하는 다음 주기로 즉시 들어갈 수 있습니다. 외부 적외선 광원이 계속 켜져 있는 한, 이 "에너지 저장 반사-자체 재설정" 프로세스는 수백 번 계속될 수 있습니다.
실험에서는 V자형 알루미늄 튜브의 열림 각도를 미세 조정하기만 하면 로봇의 움직임 형태와 보행을 직접 제어할 수 있음이 확인되었습니다. 각도를 120도로 조정하면 로봇이 땅에 가깝게 꿈틀거리며 기어갑니다. 각도가 90도로 줄어들면 로봇은 앞으로 점프합니다. 그리고 각도를 50도까지 더 조이면 로봇은 수직으로 하늘로 점프할 수 있는 강력한 능력을 발휘하며, 최대 점프 높이도 자기 몸집의 80배 이상에 이른다. 또한, 둥근 끝 부분에 소량의 웨이트를 추가해 무게중심을 조정함으로써 공중에서 롤링을 효과적으로 억제하고 전방 점프의 안정성과 비거리를 크게 향상시킬 수 있다.
다양하고 복잡한 지형에서의 침투 테스트에서 마이크로 로봇은 잔디, 모래, 자갈 해변, 완만한 경사면, 압정이 흩어져 있는 장애물 도로를 성공적으로 기어오르며 불규칙한 지형에 대한 강력한 적응 능력을 보여주었습니다. 연구원들은 시스템이 여전히 에너지를 제공하기 위해 외부 적외선 광원에 의존하고 즉각적인 상용 제품은 없지만 기하학적 구조와 스마트 재료를 사용하여 자체 추진 사이클을 달성하는 이 근본적인 혁신은 부피가 큰 에너지 저장 재설정 메커니즘에 의존하는 기존 마이크로 소프트 로봇의 기술적 병목 현상을 완전히 해결했으며 미래 환경 탐지, 떼 마이크로 로봇 및 구조화되지 않은 재난 유적 수색 및 구조를 위한 새로운 설계 아이디어와 하드웨어 참조를 제공한다고 지적했습니다.
댓글