부드러운

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로봇 공학 분야는 2016년 Hanson Robotics의 Sophia가 활성화된 이후 많은 발전을 이루었습니다. 이제 Engineered Arts의 Ameca 및 러시아 로봇 Alex와 같이 인간과 유사하고 표현력이 풍부한 로봇이 있습니다. 그러나 물에서 헤엄칠 수 있는 AIRO의 AI 물고기 MIRO와 근골격계 팔다리를 가진 Hengbot의 로봇 개 Sparky와 같은 동물과 유사한 로봇도 있습니다.

이제 시카고 드폴 대학교(DePaul University) 연구진은 기각류의 운동을 연구하여 다리가 부드러운 로봇 물개를 개발했습니다. 기각류는 바다사자나 물개와 같은 해양 포유류의 일종으로 오리발을 이용해 움직입니다.

부드러운 다리 로봇은 좁은 공간을 조종하고 섬세한 물체를 다루는 등 기존 로봇이 할 수 없는 여러 작업을 수행할 수 있습니다. 또한 낙상을 견딜 수 있어 변화하는 환경에 더 잘 적응할 수 있어 인간 주변에서 작업하는 것이 더 안전합니다.

이러한 장점으로 인해 감시, 수색 및 구조, 심해 또는 행성 탐사와 같은 여러 가지 잠재적인 응용 분야가 있습니다. 그러나 현재 기술은 제한된 페이로드, 낮은 사지의 민첩성, 최소 보행 궤적 및 제한된 자유도와 같은 많은 단점을 가지고 있습니다.

Dimuthu DK Arachchige 등/arXiv

연구자들은 이러한 단점에 동기를 부여받아 기각류의 움직임에서 영감을 받아 부드러운 다리를 가진 로봇을 만들었습니다. 그들의 로봇에는 바다코끼리, 바다사자 또는 물개와 같은 육상 이동을 위한 두 개의 앞다리와 하나의 뒷다리(또는 뒷다리)가 있습니다.

로봇의 각 팔다리는 길이가 9.5인치(~24.1cm)이고 너비가 1.5인치(~3.8cm)이며 공압 근육 작동기(PMA)에 의해 구동됩니다. PMA는 가압된 공기를 사용하여 움직임을 생성하고 생물학적 근육의 구조와 기능에서 영감을 얻은 부드럽고 유연한 장치입니다.

로봇 씰의 사지에는 액체를 채워서 뻣뻣하게 만든 다음 배수하여 더 유연하게 만들 수 있습니다. 이것이 이동하고 방향을 바꾸는 방법입니다. 전체 구조는 이를 보호하기 위해 강력한 껍질과 백본으로 덮여 있습니다.

소프트 로봇의 정확한 움직임은 연구의 제1저자인 Dimuthu DK Arachchige가 공유한 이 비디오에서 볼 수 있습니다.

보시다시피, 연부 로봇은 앞으로 및 뒤로 기어 가기, 왼쪽 및 오른쪽으로 기어 다니기 및 회전, 제자리 회전(시계 방향 및 시계 반대 방향 모두) 및 양방향으로 공격적인 회전을 포함하여 다양한 보행을 보여줍니다.

이러한 광범위한 움직임을 통해 고르지 않은 지형을 뛰어넘고 장애물을 뛰어넘을 수 있는데, 이는 네발 달린 생물을 기반으로 한 기존 로봇이 할 수 없는 일입니다. 연구진은 앞으로 동적 보행에 대한 연구를 계획하고 있습니다.

연구 개요:

다리 운동은 소프트 로봇공학 분야에서 매우 유망하지만 연구가 부족한 하위 분야입니다. 부드러운 다리 로봇의 유연한 팔다리는 충격 조절, 추락 방지, 좁은 공간 탐색 능력 등 다양한 이점을 제공합니다. 이 로봇은 수색 및 구조, 검사, 감시 등과 같은 다양한 응용 분야에 사용될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 최첨단 기술은 여전히 ​​제한된 자유도, 보행 궤적의 다양성 부족, 사지의 민첩성 부족, 탑재량 제한 등 많은 과제에 직면해 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 기각류의 운동을 모방할 수 있는 모듈식 부드러운 다리 로봇을 개발합니다. 모듈식 설계 접근 방식을 사용하여 우리는 향상된 자유도, 보행 궤적 다양성, 사지의 민첩성 및 페이로드 기능을 갖춘 로봇을 만드는 것을 목표로 합니다. 우리는 제안된 로봇의 완전한 부동 기반 운동학 모델을 도출하고 이를 사용하여 다양한 이동 보행을 생성하고 실험적으로 검증합니다. 결과는 제안된 로봇이 이러한 보행을 효과적으로 복제할 수 있음을 보여줍니다. 우리는 제안된 보행 모델의 타당성을 입증하기 위해 다양한 보행 매개변수 하의 운동 궤적을 모델링 결과와 비교합니다.