팀은 종이접기를 기반으로 모듈형 연속 로봇을 만듭니다.

2023년 6월 9일 특집

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작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

최근 몇 년 동안 로봇공학자들은 다양한 구조와 디자인을 기반으로 점점 더 많은 자율 시스템을 만들어냈습니다. 그 중에는 특정 작업을 보다 효과적으로 수행하기 위해 재구성할 수 있는 다양한 요소 또는 "모듈"로 구성된 모듈형 로봇이 있습니다.

종이를 접어 3D 장식 모양을 만드는 아시아 예술인 종이접기는 모듈형 로봇 구조를 만드는 데 귀중한 영감을 줄 수 있습니다. 이는 2D 재료 시트를 다양한 기계적 특성을 지닌 정교한 3D 구조로 전환할 수 있는 사전 정의된 모델과 패턴을 제공하기 때문입니다.

광저우 대학교, 옌산 대학교 및 중국의 다른 대학교 연구원들은 최근 미우라 접기로 알려진 특정 종이접기 접기를 기반으로 일련의 튜브로 구성된 새로운 모듈식 연속 로봇을 만들었습니다. SSRN에 출판된 사전 인쇄 논문에 소개된 이 로봇은 특정 패턴에 따라 수축하고 구부려 다양한 작업을 완료할 수 있습니다.

Junfeng He, Guilin Wen 및 동료들은 Tech Xplore에 "특정 주름 패턴으로 평평한 시트를 접으면 3차원 종이접기 튜브가 형성될 수 있으며, 이는 독특한 기계적 특성을 나타내고 광범위한 엔지니어링 응용 분야가 있는 것으로 입증되었습니다."라고 말했습니다. "이 연구에서는 미우라에서 파생된 종이접기 튜브를 설계하고 정확한 원형 폐쇄 상태와 기계적 특성을 분석하여 종이접기 튜브가 프로그래밍 가능한 강성 특성을 가지고 있음을 보여줍니다."

미우라 접기(Miura Fold)는 평평한 표면을 더 작은 면적의 구조로 접는 종이접기 패턴입니다. 이 접힌 부분은 위성용 대형 태양광 패널을 포함하여 이러한 모양 변화의 이점을 얻을 수 있는 다양한 기술을 만드는 데 사용되었습니다. 이 태양전지 패널은 자체적으로 접힌 상태에서 발사된 다음 우주에 펼쳐질 수 있습니다.

연구의 일환으로 He, Wen 및 동료들은 이 접힌 부분을 사용하여 유연한 튜브를 만들었고, 이는 로봇의 기초로 사용되었습니다. 이 튜브는 폴리염화비닐(PVC) 시트를 기반으로 하며 의료 기기, 파이프 및 케이블 절연재를 만드는 데 사용되는 견고한 소재입니다.

이 소재는 구부러지거나 압축될 때 유연성과 높은 저항성을 포함하여 여러 가지 유리한 특성을 가지고 있습니다. 그 결과, 모듈형 로봇의 중추 역할을 하는 튜브는 유연하며 부러짐 없이 구부러지고, 압축되고, 비틀어질 수 있습니다.

디자인의 실행 가능성과 기반이 되는 종이 접기 구조의 견고성을 평가하기 위해 연구원들은 세 개의 유연한 튜브 모듈로 구성된 프로토타입 로봇을 만들었습니다. 이 로봇은 자체적으로 접혀 크기를 줄이고 옆으로 구부릴 수 있습니다.