공기 구동 로봇에는 전자 장치가 필요하지 않습니다.

엔지니어들은 작동에 전자 장치가 필요하지 않은 4족 소프트 로봇을 만들었습니다. 로봇은 제어 및 이동 시스템을 포함한 모든 기능을 위해 일정한 압축 공기 공급원만 있으면 됩니다. 응용 분야에는 MRI 기계 또는 광산 샤프트와 같이 전자 장치가 작동할 수 없는 환경에서 작동할 수 있는 로봇이 포함됩니다. 소프트 로봇은 환경에 쉽게 적응하고 인간 근처에서 안전하게 작동하기 때문에 특히 관심이 많습니다.

대부분의 소프트 로봇은 압축 공기로 구동되며 전자 회로로 제어됩니다. 그러나 이 접근 방식에는 종종 로봇 본체 외부에 있는 회로 기판, 밸브 및 펌프와 같은 복잡한 구성 요소가 필요합니다. 로봇의 뇌와 신경계를 구성하는 이러한 구성 요소는 일반적으로 부피가 크고 비용이 많이 듭니다. 대조적으로, 새로운 로봇은 로봇 자체에 탑재된 튜브와 소프트 밸브로 구성된 가볍고 저렴한 공압 회로 시스템으로 제어됩니다. 로봇은 명령에 따라 걸을 수도 있고 환경에서 감지하는 신호에 따라 걸을 수도 있습니다.

연구원과의 Q&A 읽기

UCSD 엔지니어 Dylan Drotman은 Tech Briefs에 대해 설명합니다. 이러한 유형의 로봇이 어디에서 사용될 수 있으며 잠재적으로 걷는 것보다 훨씬 더 많은 일을 할 수 있습니다.

로봇의 계산 능력은 뇌가 아닌 척추의 신경 반응에 의해 유도되는 포유동물의 반사를 대략적으로 모방합니다. 이 팀은 걷기와 달리기와 같은 동작을 제어하기 위해 리듬 패턴을 생성할 수 있는 매우 간단한 요소로 구성된 중앙 패턴 생성기라고 하는 동물에서 발견되는 신경 회로에서 영감을 받았습니다. 발전기의 기능을 모방하기 위해 팀은 진동자 역할을 하는 밸브 시스템을 구축하여 가압된 공기가 로봇의 네 다리에 있는 공기 동력 근육으로 들어가는 순서를 제어합니다. 연구원들은 로봇 다리에 공기 주입을 지연시켜 로봇의 보행을 조정하는 구성 요소를 만들었습니다. 로봇의 보행은 옆목 거북이에서 영감을 받았습니다.

로봇에는 간단한 기계식 센서도 장착되어 있습니다. 로봇 몸체에서 튀어나온 붐 끝에 액체로 채워진 작은 부드러운 기포가 있습니다. 기포가 눌리면 유체가 로봇의 밸브를 뒤집어 방향을 반대로 만듭니다. 로봇에는 인버터 역할을 하는 3개의 밸브가 장착되어 있어 고압 상태가 각 인버터에서 지연과 함께 공기 구동 회로 주위에 퍼지도록 합니다.

로봇의 4개 다리는 각각 3개의 근육으로 구동되는 3개의 자유도를 가지고 있습니다. 다리는 45도 아래로 기울어져 있으며 벨로우즈가 있는 3개의 평행하게 연결된 공압 원통형 챔버로 구성됩니다. 챔버에 압력이 가해지면 팔다리가 반대 방향으로 구부러집니다. 그 결과 각 사지의 3개의 챔버는 보행에 필요한 다축 굽힘을 제공합니다. 연구원들은 각 다리의 챔버를 서로 대각선으로 짝을 지어 제어 문제를 단순화했습니다.

소프트 밸브는 팔다리의 회전 방향을 시계 반대 방향과 시계 방향 사이에서 전환합니다. 이 밸브는 래칭 이중 극, 이중 스로우 스위치로 알려진 것의 역할을 합니다. 2개의 입력과 4개의 출력이 있는 스위치이므로 각 입력에는 연결된 2개의 해당 출력이 있습니다. 그 메커니즘은 뇌에서 두 개의 신경을 가져와 연결을 바꾸는 것과 비슷합니다.

연구원들은 로봇이 자연 지형과 고르지 않은 표면을 걸을 수 있도록 보행을 개선하여 다양한 장애물을 통과할 수 있기를 원합니다. 이를 위해서는 보다 정교한 센서 네트워크와 보다 복잡한 공압 시스템이 필요합니다. 팀은 또한 기존 전자 회로가 더 높은 기능을 처리하는 동안 보행과 같은 일부 기능을 위해 부분적으로 공압 회로로 제어되는 로봇을 만드는 데 이 기술을 사용할 수 있는 방법을 살펴볼 것입니다.