로봇 그리퍼는 물 한 방울을 집어들 만큼 부드럽습니다.

로봇 그리퍼는 책 페이지를 넘길 만큼 부드럽습니다. (제공: NC 주)

이 기사는 Attribution 4.0 국제 라이선스에 따라 자유롭게 공유할 수 있습니다.

새로운 로봇 그리핑 장치는 높은 수준의 강도, 부드러움 및 민첩성을 제공한다고 연구원들이 보고했습니다.

그리퍼는 물 한 방울을 집을 수 있을 만큼 부드럽고, 14.1파운드의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 강하며, 천을 접을 수 있을 만큼 민첩하고, 사람 머리카락보다 20배 더 얇은 마이크로필름을 집을 수 있을 만큼 정확합니다.

연구진은 가능한 제조 응용 분야 외에도 팔뚝의 근육에서 생성된 전기 신호로 그리퍼를 제어할 수 있는 기술을 장치에 통합하여 로봇 보철물과 함께 사용할 수 있는 가능성을 보여주었습니다.

노스캐롤라이나 대학 기계 및 항공우주공학 부교수인 Jie Yin은 "강도, 정밀도, 부드러움 간의 균형으로 인해 매우 부드럽고 매우 얇고 무거운 물체를 다룰 수 있는 단일 소프트 그리퍼를 개발하는 것은 어렵습니다."라고 말합니다. 주립대학교이자 Nature Communications 연구의 교신저자입니다. "우리의 디자인은 이러한 특성의 탁월한 균형을 달성합니다."

새로운 그리퍼의 디자인은 2차원 재료 시트를 자르고 접어 3차원 모양을 만드는 키리가미(kirigami) 기술을 활용한 이전 세대의 유연한 로봇 그리퍼를 기반으로 합니다.

"우리의 새로운 그리퍼도 키리가미를 사용하지만 이전 디자인에서 많은 것을 배웠기 때문에 실질적으로 다릅니다."라고 NC State에서 최근 박사 학위를 취득한 공동 저자인 Yaoye Hong은 말합니다. "우리는 기본 구조 자체는 물론 그리퍼의 궤적, 즉 그리퍼가 물체를 잡을 때 물체에 접근하는 경로를 개선할 수 있었습니다."

새로운 디자인은 그리퍼 구조 전체에 힘을 분산시키는 방식으로 인해 높은 강도와 ​​부드러움을 얻을 수 있습니다.

"로봇 그리퍼의 강도는 일반적으로 탑재량 대 중량 비율로 측정됩니다."라고 Yin은 말합니다. “저희 그리퍼의 무게는 0.4g이며 최대 6.4kg까지 들어 올릴 수 있습니다. 이는 탑재량 대 중량 비율이 약 16,000입니다. 이는 종전의 탑재중량비 기록(6,400)보다 2.5배 높은 수치이다. 부드러움과 정확성이라는 특성이 결합된 그리퍼의 강도는 다양한 응용 분야를 제안합니다."

새로운 기술의 또 다른 이점은 그리퍼를 제작하는 데 사용되는 재료가 아니라 주로 구조적 설계에 의해 매력적인 특성이 결정된다는 것입니다.

“실질적으로 이것은 튼튼한 식물 잎과 같은 생분해성 재료로 그리퍼를 제작할 수 있다는 것을 의미합니다.”라고 Hong은 말합니다. “이는 식품이나 생물의학 재료를 다룰 때와 같이 제한된 시간 동안만 그리퍼를 사용하려는 응용 분야에 특히 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 바늘과 같은 날카로운 의료 폐기물을 처리하는 데 그리퍼를 사용할 수 있음을 입증했습니다."

연구원들은 또한 그립 장치를 근전위 의수와 통합했는데, 이는 근육 활동을 통해 보철물이 제어된다는 의미입니다.

“이 그리퍼는 특정 유형의 지퍼를 잠그거나 동전을 집는 등 기존 보철 장치를 사용하여 수행하기 어려운 작업에 향상된 기능을 제공했습니다.”라고 공동저자 NC의 생명의공학과 교수인 Helen Huang은 말합니다. 채플힐에 있는 주립대학교와 노스캐롤라이나대학교.

“새로운 그리퍼는 기존 의수 기능을 모두 대체할 수는 없지만 다른 기능을 보완하는 데 사용할 수 있습니다.”라고 Huang은 말합니다. “그리고 kirigami 그리퍼의 장점 중 하나는 로봇 보철물에 사용되는 기존 모터를 교체하거나 강화할 필요가 없다는 것입니다. 그리퍼를 활용하면 기존 모터를 그대로 활용할 수 있습니다.”

개념 증명 테스트에서 연구원들은 키리가미 그리퍼를 근전위 보철물과 함께 사용하여 책의 페이지를 넘기고 포도나무에서 포도를 따낼 수 있음을 시연했습니다.