로봇 손과 팔을 위한 소프트 센싱, 자가 치유 재료

케임브리지 대학의 연구원들이 개발한 저가의 젤리 유사 물질은 변형률, 온도 및 습도를 감지할 수 있습니다. 그리고 초기의 자가 치유 로봇과 달리 상온에서 부분적으로 스스로 수리할 수도 있습니다.

소프트 센싱 기술은 로봇 공학, 촉각 인터페이스 및 웨어러블 장치를 다른 응용 분야에서 변화시킬 수 있습니다. 그러나 대부분의 소프트 센싱 기술은 내구성이 떨어지고 많은 에너지를 소비합니다.

"소프트 센서를 로봇에 통합하면 근육에 가해지는 부담이 어떻게 뇌가 신체 상태에 대한 정보를 얻을 수 있는지와 같이 로봇으로부터 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다."라고 캠브리지 공학부의 David Hardman이 말했습니다. 저널 NPG Asia Materials에 보고된 논문입니다.

EU가 자금을 지원하는 SHERO 프로젝트의 일환으로 Hardman과 그의 동료들은 로봇 손과 팔을 위한 소프트 센싱, 자가 치유 재료를 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 이러한 재료는 손상을 감지하고 일시적으로 스스로 치유하는 데 필요한 조치를 취한 다음 작업을 재개할 수 있습니다. 이 모든 것이 사람의 개입 없이도 가능합니다.

공저자인 Thomas George-Thuruthel은 "우리는 몇 년 동안 자가 치유 재료를 연구해 왔지만 이제는 자가 치유 로봇을 만드는 더 빠르고 저렴한 방법을 찾고 있습니다."라고 말했습니다.

이전 버전의 자가 치유 로봇은 치유를 위해 가열이 필요했지만, 케임브리지 연구원들은 현재 실온에서 치유할 수 있는 재료를 개발하고 있어 실제 적용에 더 유용할 것입니다.

Hardman은 "저희는 저렴하고 생분해성이며 생체 적합성인 신축성 있는 젤라틴 기반 재료로 시작하여 많은 전도성 구성 요소를 추가하여 재료에 센서를 통합하는 방법에 대해 다양한 테스트를 수행했습니다."라고 말했습니다.

연구원들은 탄소 잉크 대신 염화나트륨(염)을 포함하는 인쇄 센서가 원하는 특성을 가진 재료를 생성한다는 것을 발견했습니다. 소금은 물이 채워진 하이드로겔에 용해되기 때문에 이온 전도(이온 이동)를 위한 균일한 채널을 제공합니다.

인쇄된 재료의 전기 저항을 측정할 때 연구원들은 변형률의 변화가 재료의 변형을 계산하는 데 사용할 수 있는 매우 선형적인 응답을 초래한다는 것을 발견했습니다. 또한 소금을 추가하면 센서의 원래 길이보다 3배 이상 늘어나는 것을 감지할 수 있으므로 재료를 유연하고 신축성 있는 로봇 장치에 통합할 수 있습니다.

자가 치유 재료는 3D 프린팅이나 주조로 저렴하고 쉽게 만들 수 있습니다. 그들은 건조하지 않고 장기간 강도와 안정성을 보여주고 완전히 널리 사용 가능한 식품 안전 재료로 만들어지기 때문에 기존의 많은 대안보다 선호됩니다.

George-Thuruthel은 "얼마나 저렴하고 쉽게 만들 수 있는지 생각하면 정말 좋은 센서입니다."라고 말했습니다. "젤라틴으로 전체 로봇을 만들고 필요할 때마다 센서를 인쇄할 수 있습니다."

자가 치유 하이드로겔은 다양한 재료와 잘 결합되어 다른 유형의 로봇과 쉽게 통합될 수 있습니다. 예를 들어, 연구원들이 있는 Bio-Inspired Robotics 연구소의 연구 대부분은 인공 손 개발에 중점을 두고 있습니다. 이 물질은 개념 증명이지만 더 개발되면 인공 피부와 맞춤형 웨어러블 및 생분해성 센서에 통합될 수 있습니다.