치타보다 2배 이상 빠르다! 저장대 동문, F1 경주용 자동차보다 빠른 소프트 로봇 개발, 네이처 매거진에 게재

"왜 쫓아오세요?"

"급하게 시럽을 마셔야 해서요."

이제 긴급 시럽을 조심해야 해요. 우리가 갈 소프트 로봇이니까요. 오늘 소개해드릴 녀석은 치타보다 2배나 빠른 속도로 달려요! F1 자동차보다 훨씬 빠르며 최대 속도는 초당 몸 길이의 70배로 달릴 수 있습니다. 이에 비해 치타는 초당 몸 길이의 약 25배로 달리고, F1 자동차는 초당 몸 길이의 50배로 달립니다. 초당 길이) 상대 속도를 길게 표현하면 다양한 신체 크기에서 다양한 유기체의 속도를 정량화할 수 있습니다.

이 속도는 약간 순진한 가리비처럼 보이지만 깜박이지 마세요. 그렇지 않으면 사라질 것입니다.

요하네스 케플러 대학교 소프트 재료 연구실 팀이 개발한 전자기 구동 소형 소프트 로봇입니다. 크기가 우표만한 크기일 뿐만 아니라 수영도 하고, 계단도 오를 수 있습니다. 장애물을 극복하고 물품을 운송하세요.

이 연구는 Nature Communications 저널에 "초고속 소형 소프트 전자기 로봇"이라는 제목으로 게재되었습니다.

기사의 교신저자는 중국의 Guoyong Mao 박사입니다. 그는 저장대학교를 졸업하고 현재 요하네스 케플러 대학교에서 연구를 하고 있습니다.

속도는 70마일이고 몸은 자유롭습니다.

치타나 가젤과 같은 자연의 많은 동물은 빠르게 움직일 수 있습니다. 이러한 특성은 동물이 먹이를 잡거나 포식자를 피하는 데 사용됩니다. 수년 동안 비슷한 속도 능력을 갖춘 부드럽고 유연한 로봇을 만드는 것이 과학자들의 목표였습니다. 그러나 느린 반응과 낮은 강도와 ​​같은 유연한 재료의 자연스러운 결함으로 인해 대부분의 소프트 로봇은 느리게 움직입니다.

연성 전자기 엘라스토머 기반 로봇(SEMR)은 일반적으로 빠르게 반응하고 소형화하기 쉽습니다. 연질 전자기 엘라스토머 액추에이터는 액체 금속 코일을 액체 금속에 인쇄하여 만들 수 있습니다. 움직임.

하지만 로봇에 높은 수준의 모션 메커니즘을 제공하려면 추가 설계가 필요합니다. 연구진은 변형되지 않은 층(하단)에 미리 늘어난 층(상단)을 접착하여 이중층이 풀릴 때 이중층이 컬링 및 풀림에 의해 생성된 불일치 변형을 활용하여 컬링되도록 이중층 액추에이터를 만들었습니다. 달리는 치타의 움직임.

로봇의 발 디자인도 매우 중요합니다. 디자인된 L자형 발은 종이, 나무, 금속, 플라스틱, 유리 등 다양한 표면에서 달릴 수 있습니다. 그러나 발 재료와 평평한 표면 사이의 마찰이 클수록 치타의 발톱이 땅을 단단히 잡을 수 있는 것과 유사하게 로봇이 더 빨리 달릴 수 있습니다.

로봇이 펼쳐지면 앞발은 앞으로 움직이고, 뒷발은 기계적 연동으로 고정된 후 로봇이 수축하고 앞발이 고정되며 뒷발이 앞으로 당겨집니다. 3D 골판지 기판(최적의 평평한 표면)에서는 본체 길이/초 70의 초고속 작동 속도에 도달하고 다른 표면에서는 본체 길이/초 평균 35에 도달합니다.

지금까지 소형 로봇은 연결된 외부 전원 공급 시스템에 의해 구동되었습니다. 연구원들은 로봇의 "자유"를 더욱 실현하기 위해 밧줄을 풀고 로봇의 등에 전원 "작은 가방"을 장착했습니다. 맞춤형 배터리는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 구동됩니다. 책가방을 짊어진 로봇은 이전만큼 빠르게 움직이지는 않지만, 여전히 몸 길이/초의 2.1배에 도달할 수 있고, 몸 길이/초의 1.8 속도로 헤엄칠 수 있습니다.

움직임의 다양성과 속박으로부터의 자유로움: 속도뿐만 아니라

많은 동물들은 빠른 속도의 움직임 외에도 충격이나 추락에 대한 회복력, 장애물 회피 능력, 육지/수생 경계를 마음대로 넘을 수 있는 능력, 먹이를 운반할 수 있는 능력.

로봇에도 이런 능력이 있습니다. 연구진은 보행 시 무거운 물체로 납작하게 펴고 인장 시험기로 로봇 본체를 압축한 결과 최대 139도까지 견딜 수 있다는 사실을 발견했습니다. atm (2000 N) 신체에 압축 응력이 가해집니다.

복원력만으로는 충분하지 않으며 대부분의 소형 로봇에게는 장애물을 극복하는 것이 여전히 어려운 일입니다. 로봇은 펄스 전기 신호를 적용하여 장애물을 뛰어넘을 수 있습니다. 먼저 몸을 수축한 다음 기울인 다음(이 과정에서 에너지를 저장) 압축된 스프링처럼 팽창하여(에너지 방출) 장애물을 뛰어 넘습니다.

이 소형 로봇은 무게가 가볍고 평균 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 구형파 전류를 사용할 때 수영하는 법도 배웠습니다. (0.5A, 20Hz), 로봇은 최대 43mm/s 또는 4.8 몸 길이/s의 속도로 수영합니다. 향후 추가 개선이 이루어지면 물고기의 속도에 도달할 수 있을 것입니다.

종이 포털:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32123-4

위 내용은 치타보다 2배 이상 빠르다! 저장대 동문, F1 경주용 자동차보다 빠른 소프트 로봇 개발, 네이처 매거진에 게재의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!