싱가포르 난양기술대학교(NTU Singapore)의 과학자들은 유연하면서도 필요에 따라 단단해질 수 있는 혁신적인 웨어러블 직물을 개발했습니다.

기하학적 디자인, 3D 프린팅, 로봇 제어의 결합을 통해 개발된 신기술 RoboFabric은 빠른 속도로 제품을 만들 수 있습니다.의료기기또는소프트 로봇공학, 드론용 팔다리 등.

NTU 연구팀은 사람들이 더 무거운 짐을 운반하는 데 도움이 되는 다용도 소재로 팔꿈치 지지대를 개발했습니다.일상 활동을 위해 관절을 안정시키고 떨림을 경험하는 파킨슨병 환자에게 도움이 될 수 있는 손목 지지대 프로토타입도 제작되었습니다.

서로 맞물려 보호 껍질을 형성하는 천산갑과 아르마딜로의 비늘에서 영감을 받아 특허 출원 중인 기술을 만드는 첫 번째 단계는 타일의 연동 시스템을 설계하는 고급 수학적 알고리즘입니다.

그런 다음 3D 프린팅된 타일은 타일 사이의 작은 채널을 통해 흐르는 금속 섬유 또는 외부 소프트 케이스를 통해 결합됩니다. 이를 위해서는 음압 또는 진공이 지속적으로 가해져야 합니다.

섬유가 수축하면 타일이 서로 맞물리고 단단해지면서 RoboFabric의 강성이 350배 이상 증가하고 추가적인 강도와 안정성을 제공합니다.

연구팀의 조사 결과에 따르면출판됨~에첨단소재, 장치가 하중을 들어올리는 동안 관절을 보조하면 인간의 근육 활동이 최대 40%까지 감소될 수 있습니다.

수석 과학자이자 NTU 기계항공우주공학부 왕이판(Wang Yifan) 조교수는 "우리는 동물이 형태 변형 및 강성 등 복잡한 구조를 사용하여 팔다리에 다양한 기능을 갖는 경우가 많다는 사실에서 영감을 받았습니다.문어의 변화."

"우리는 미래에 골절을 위해 석고 모형이 필요한 환자들이 강화되기 전에 천과 같은 유연한 사지 지지대를 맞춤 제작할 수 있는 옵션을 갖게 될 것이라고 생각합니다. 기존의 단단하고 제거할 수 없는 모형과 달리 착용하거나 제거하기도 쉽습니다.버튼 하나만 누르면 관절 지지대는 노인들의 일상 업무에도 도움이 될 수 있으며, 무거운 짐을 싣는 데 필요한 근력을 줄이는 데도 도움이 됩니다."라고 NTU 로봇공학 연구 센터 소속인 Wang 교수는 덧붙였습니다.

관절 지지대를 맞춤화하기 위해 손목이나 팔꿈치의 3D 스캔이 업로드됩니다.독점 소프트웨어, 이를 통해 특수 알고리즘을 통해 3D 모델을 단 한 시간 만에 3D 인쇄할 수 있는 수십 개의 기하학적 타일로 자동 분할할 수 있습니다.

그런 다음 금속 섬유를 타일 사이의 구멍을 통해 통과시키고 케이블을 빠르게 조이거나 풀 수 있는 전기 장치에 연결해야 합니다.

이 스레딩 프로세스는 현재 손으로 수행되지만 팀은 배드민턴 라켓을 기계를 사용하여 다시 묶는 방법과 유사하게 미래에 자동화할 수 있다고 말합니다.

RoboFabric 기술에 대한 독립적인 의견을 제시하면서 Tan Tock Seng 병원(TTSH)의 재활 의학부 수석 컨설턴트인 노용주 겸임 부교수는 NTU 발명이 재활 의학에 응용할 수 있는 가능성을 가지고 있다고 말했습니다.

"이 기술은 회복 중에 운동 범위를 안전하게 조정할 수 있기 때문에 관절 부상을 입은 개인과 같은 여러 경우에 잠재적으로 유용할 수 있습니다.

뇌졸중 환자와 같이 상지 운동이 약한 사람들에게 RoboFabric은 일부 기능적 작업을 수행하는 데 지원을 제공할 수 있습니다."라고 TTSH의 임상 혁신 이사이기도 한 Loh 교수는 말했습니다.

"또한 파킨슨병과 같은 운동 장애가 있는 개인은 기능적 작업을 안전하게 완료하기 위해 운동 궤적을 안정화하는 RoboFabric이 제공하는 안정성의 이점을 누릴 수 있습니다. 향후 무릎 적용에 적용할 경우 보행 패턴을 개선하고 안정화 보조기 역할을 할 수도 있습니다.낙상 방지를 도와주세요."

로봇과 드론에 유용

RoboFabric은 로봇 공학에도 적용될 수 있습니다.최신 연구 논문에서는출판됨~에과학로봇공학, Wang 교수 팀은 탄성 봉투에 봉인된 얇은 물결 모양 타일로 만든 작은 로봇을 시연합니다.

진공이 가해지면 RoboFabric은 지정된 모양으로 전환되어 딱딱해집니다.반대로 진공압력을 제거하면 부드러운 상태로 이완됩니다.

이러한 강성화 및 연화 작용을 통해 소형 로봇은 벌레처럼 기어오르거나 물 속에서 헤엄칠 수 있으며, 작은 짐을 운반하거나 주변에 단단한 껍질을 형성하여 깨지기 쉬운 자산을 보호할 수 있습니다.이러한 기능은 복잡한 지형에서 이동하고 필요에 따라 보호를 제공해야 하는 탐사 및 구조 로봇에 중요합니다.

또 다른 시연에서는 4개의 로봇이 결합되어 드론의 로봇 그리퍼를 형성합니다.단단하게 만들면 부드러운 그리퍼가 말려서 인형 뽑기 기계처럼 작은 물건을 집을 수 있습니다.아이템을 떨어뜨리면 긴장이 풀립니다.

그리퍼는 말려 있을 때 경착륙을 위한 충격 흡수 패드 역할을 합니다.그리퍼는 부드럽지만 드론 본체에 ​​접을 수 있으며 비행 기능에 영향을 미치지 않습니다.

팀은 이 기술에 관심을 표명한 업계 파트너와의 협력을 모색하고 있으며, 의료 및 로봇 공학 분야의 배포 시험을 위해 그들과 협력하기를 희망하고 있습니다. 이는 싱가포르에서 제작된 이 기술이 의료 지원을 위한 새로운 솔루션을 제공하고 의료 서비스를 향상시키기 때문입니다.드론이나 탐사 로봇의 기능.