복잡한 미로를 자율적으로 탐색할 수 있는 비대칭 "브레인리스" 로봇을 활용하세요

연구원들은 인간이나 컴퓨터의 지시 없이 간단한 미로를 탐색할 수 있는 소프트 로봇을 만들었습니다. 비대칭 모양 덕분에 독립적으로 회전을 완료하고 갇히는 것을 방지할 수 있습니다. 이제 그들은 이 작업을 바탕으로 더 복잡하고 역동적인 환경을 탐색할 수 있는 "두뇌가 없는" 소프트 로봇을 만들었습니다.

관련 논문의 공동 교신저자이자 노스캐롤라이나 주립대학교 기계항공우주공학과 부교수인 Yin Jie는 "이전 연구에서 우리는 소프트 로봇이 매우 간단한 장애물에서 방향을 바꿀 수 있다는 것을 보여주었습니다."라고 말했습니다. "그러나 장애물을 만나지 않으면 회전할 수 없습니다. 실제로 이것은 로봇이 때때로 평행한 장애물 사이에 앞뒤로 부딪히면서 막히는 것을 의미합니다."

"나중에 우리는 스스로 회전할 수 있는 새로운 소프트 로봇을 개발하여 구불구불한 미로와 움직이는 장애물 주위를 탐색할 수 있었습니다. 이 모든 작업은 컴퓨터의 안내를 받는 것이 아니라 물리적 지능을 사용하여 수행됩니다."

물리적 지능은 소프트 로봇과 같은 동적 개체의 동작이 컴퓨터나 인간의 개입에 의해 안내되는 것이 아니라 구조 설계 및 재료에 의해 제어되는 경우입니다.

연구원들이 인간이나 컴퓨터의 안내 없이 간단한 미로를 탐색할 수 있는 소프트 로봇을 만들었습니다. 로봇의 절반은 직선으로 움직이는 꼬인 리본 모양이고, 나머지 절반은 나선형 계단처럼 스스로 회전하는 좀 더 촘촘하게 꼬인 리본 모양입니다. 이러한 비대칭 설계는 로봇의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 지면에 더 많은 힘을 가한다는 것을 의미합니다. 출처: North Carolina State University, Jie Yin

재료 및 동작 메커니즘

이전 버전과 마찬가지로 새로운 소프트 로봇은 리본 모양의 액정 엘라스토머로 만들어졌습니다. 주변 공기보다 따뜻한 최소 섭씨 55도(화씨 131도) 이상의 표면에 로봇을 놓으면 표면에 닿는 부드러운 스트랩 부분이 줄어들고 공기에 노출되는 부분은 줄어들지 않습니다. 이는 롤링 동작을 생성합니다. 표면이 따뜻할수록 로봇이 더 빨리 굴러갑니다.

그러나 이전 버전의 소프트 로봇이 대칭 디자인이었던 것에 비해 새로운 로봇은 두 개의 서로 다른 부분을 가지고 있습니다. 절반은 직선으로 뻗어 있는 꼬인 띠 모양입니다. 나머지 절반은 나선형 계단처럼 나선형으로 회전하는 좀 더 촘촘하게 꼬인 밴드 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. 직선으로 굴리는 대신 테이블을 가로질러 굴리면 테이블을 가로질러 호가 만들어집니다. 이는 비대칭 모양 때문입니다.

디자인 한계 극복

논문의 제1저자이자 노스캐롤라이나 주립대학의 박사후 연구원인 야오 자오(Yao Zhao)는 “우리가 개발한 새로운 로봇의 아이디어는 매우 간단하다. 비대칭 디자인으로 인해 물체에 닿지 ​​않고도 회전할 수 있다”고 말했다. "따라서 물체에 닿으면 방향을 바꿀 수 있어 미로를 탐색할 수 있지만 평평한 표면에 갇히지는 않습니다."

연구원들은 움직이는 벽이 있는 미로를 포함하여 더 복잡한 미로를 탐색하고 신체 크기보다 좁은 공간을 이동할 수 있는 비대칭 소프트 로봇 설계의 능력을 시연했습니다. 연구원들은 금속 표면과 모래에서 새로운 로봇 디자인을 테스트했습니다. 작동 중인 비대칭 로봇의 동영상은 다음에서 확인할 수 있습니다.