로봇 물고기가 모션 혁신으로 주목을 받고 있습니다.

Jun 15, 2023

모션 디자인 내부자

앞으로 나아가기 위해 꼬이고 코일을 감은 폴리머(TCP)가 장착된 로봇 물고기는 온도 변화에 의존하여 움직임을 생성하는 경량의 저가형 장치로 수중 탐사의 접근성을 더욱 높일 수 있습니다.

TCP는 가열되면 근육처럼 수축하여 에너지를 기계적 움직임으로 변환하는 방식으로 작동합니다. 이 작업에 사용된 TCP는 줄 열(Joule Heating), 즉 전기 전도체를 통해 전류가 통과하여 열 에너지를 생성하고 전도체를 가열함으로써 따뜻해집니다. 로봇 물고기 한쪽의 TCP와 다른 쪽 스프링 사이의 거리를 최소화하면 뒤쪽의 핀이 활성화되어 로봇 물고기가 새로운 속도에 도달할 수 있습니다. 후면 핀의 기복이 있는 날개짓은 2Hz의 주파수, 초당 2파로 측정되었습니다. 전류의 주파수는 꼬리 날개의 주파수와 동일합니다.

소프트 로봇공학에 관한 제6회 IEEE-RAS 국제 컨퍼런스(RoboSoft 2023)에서 발표된 연구 결과는 열역학적 설계를 통해 TCP의 작동 빈도를 높이는 새로운 경로를 제공하고 수성 환경에서 높은 빈도로 TCP를 사용할 가능성을 보여줍니다.

주저자 브리스톨 수학공학과의 Tsam Lung You는 다음과 같이 말했습니다. "TCP(트위스트 코일 폴리머)는 경량, 저비용, 고에너지 밀도 및 간단한 제조 공정이라는 매력적인 특성을 나타내는 유망한 새로운 액추에이터입니다.

"낚시줄과 같이 매우 쉽게 접근할 수 있는 재료로 만들 수 있으며 가열되면 수축하여 선형 작동을 제공합니다. 그러나 이완 단계에서 열 방출에 필요한 시간 때문에 속도가 느려집니다."

TCP-스프링 길항근 쌍의 구조적 설계를 최적화하고 앵커 포인트를 더 가깝게 함으로써 동일한 양의 TCP 작동에 대해 후방 지느러미가 더 큰 각도로 스윙할 수 있었습니다. 더 큰 힘이 필요하지만 TCP는 작업 에너지 밀도가 높은 강력한 액추에이터이므로 여전히 핀을 구동할 수 있습니다.

지금까지 TCP는 웨어러블 기기, 로봇 손 등의 애플리케이션에 주로 사용됐다. 이 작업은 수중 탐사 및 모니터링을 위한 해양 로봇과 같이 TCP를 사용할 수 있는 더 많은 응용 분야를 열어줍니다.

Tsam Lung You는 "우리 로봇 물고기는 실제 TCP 애플리케이션에서 볼 수 있는 가장 빠른 작동 주파수와 지금까지 TCP 애플리케이션 중 가장 높은 이동 속도로 수영했습니다."라고 덧붙였습니다.

이제 팀은 규모를 확장하고 물 속에서 민첩하게 헤엄칠 수 있는 칼고기에서 영감을 받은 TCP 구동 리본 핀 로봇을 개발할 계획입니다.

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