2021 미래 창조 디자인 콘테스트 제조/로봇/자동화 부문 우승: 전자장치 없는 소프트 보행 로봇
딜런 드로트만 캘리포니아 대학교 샌디에이고
HP 워크스테이션 수상
이 4족 보행 소프트 로봇은 전자장치 없이 작동합니다. 제어와 로코모션 시스템을 포함한 모든 기능에 압축 공기만 필요합니다. MRI 기기나 광산 갱도 등 전자장치가 작동할 수 없는 환경에서 작동하는 로봇 애플리케이션에 적합합니다. 소프트 로봇은 환경에 쉽게 적응하고 인간 근처에서 안전하게 작동하므로 특히 관심이 높습니다.
공압 회로 기반 제어
대부분 소프트 로봇은 압축 공기로 구동되지만 전자 회로로 제어됩니다. 이 접근법은 회로 기판, 밸브, 펌프 등 복잡한 구성요소를 로봇 몸체 밖에 두게 만듭니다. 반면 새 로봇은 로봇 자체에 탑재된 튜브와 소프트 밸브로 구성된 경량 저비용 공압 회로 시스템으로 제어됩니다. 로봇은 명령에 따라 걷거나 환경에서 감지한 신호에 반응해 걷습니다.
포유류 반사신경 모방
로봇의 연산 능력은 뇌가 아닌 척추에서 신경 반응으로 구동되는 포유류 반사신경을 대략 모방합니다. 이 반사신경을 모방하기 위해 밸브 시스템을 만들었는데, 이는 로봇 4개 다리의 공기 구동 근육에 압축 공기가 들어가는 순서를 제어하는 발진기 그룹 역할을 합니다. 한 구성요소가 로봇 다리에 공기 주입을 지연시켜 보행을 조정합니다.
기계적 센서와 방향 전환
로봇엔 간단한 기계적 센서도 장착돼 있습니다. 로봇 몸체에서 돌출된 붐 끝에 배치된 유체로 채워진 작은 소프트 버블들입니다. 버블이 눌리면 유체가 로봇 내 밸브를 뒤집어 방향을 반전시킵니다. 로봇엔 공기 구동 회로에 고압 상태를 퍼뜨리며 각 인버터에서 지연을 주는 3개 인버터 역할을 하는 밸브가 장착돼 있습니다.
로봇 4개 다리 각각은 3개 근육으로 구동되는 3자유도를 가집니다. 다리는 45도 아래쪽으로 기울어져 있고 3개 평행 연결된 공압 실린더 챔버(벨로우즈 포함)로 구성됩니다. 챔버가 가압되면 팔다리가 반대 방향으로 굽습니다. 결과적으로 각 팔다리의 3개 챔버가 보행에 필요한 다축 굽힘을 제공합니다.
향후 개선 방향
향후 로봇은 자연 지형과 고르지 않은 표면 위를 걷도록 개선돼 다양한 장애물 탐색이 가능해질 것입니다. 이는 더 정교한 센서 네트워크와 그에 따른 더 복잡한 공압 시스템을 필요로 합니다.
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연구원 딜런 드로트만과의 웹 독점 인터뷰 읽기.
명예상 수상작
아머처 프로젝트
대만 남대만과학기술대학교
AI 아머처(Armature)라는 의수는 스마트 안경을 통한 인공지능과 컴퓨터 비전을 사용합니다. 제스처 제어 시스템이 상지 절단자의 의수 작동 노력을 줄여줍니다.
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코스믹 스케일
알렉상드르 주네이라·에릭 마스카니 페르난도, 콘커 랩스, 브라질 상파울루
코스믹 스케일은 우주선 뮤온 감쇠 데이터를 사용해 대형 구조물 연속 3D 정보를 생성합니다. 뮤온은 지구 어디에서나 자유롭게 이용 가능하므로 사실상 어디서나 수행 가능합니다.
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모 휠체어 콤비네이션
바실라토스 이아니스, 루마니아 오라데아
모 휠체어는 젖은, 진흙, 거친 표면에서 의자 이동 능력을 높여주는 경량 솔루션으로, 물리적 환경이나 사용자에게 과도한 스트레스 없이 가능합니다. 빠르게 분해하거나 접어 운반 가능한 작은 크기로 만들 수 있습니다.
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무용제 실리콘 이형 SLY-OFF™ SL 184 코팅
나 리·첸빈 뉴·피에르 슈발리에·토마스 다비디안·알렉스 노트·나탈리 제라드·알렉산드로스 마니키스·알베르토 페트로시노·브레넌 맥밀란·셀린 블레민크·샤오윤 첸, 다우 케미칼, 미드랜드, MI
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올해 나머지 수상작 보기:
- 그랜드 프라이즈 수상자
- 항공우주 & 국방
- 자동차/운송
- 소비자 제품 설계
- 전자/센서/IoT
- 의료
- 지속가능 기술/미래 에너지