핀란드 탐페레대학교(Tampere University)와 중국 안휘젠주대학교(Anhui Jianzhu University) 연구진이 소프트 로봇 공학 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다.그들의 연구는 점액과 같은 점성 액체에서 자율적으로 움직일 수 있는 최초의 환상형, 빛 구동 마이크로 로봇을 소개합니다.이 혁신은 복잡한 환경을 탐색할 수 있는 마이크로 로봇을 개발하고 의학 및 환경 모니터링과 같은 분야에서 유망한 응용 프로그램을 개발하는 데 중요한 진전을 의미합니다.

"제로 탄성 에너지 모드를 사용한 경량 조종 가능 이동"이라는 제목의 논문이 최근에 발표되었습니다.출판됨~에자연소재.

광학현미경으로 들여다보면 생명이 가득한 숨겨진 우주가 드러납니다.자연은 미생물이 점성 환경을 탐색할 수 있는 독창적인 방법을 고안했습니다. 예를 들어 대장균 박테리아는 코르크 마개 뽑기 동작을 사용하고 섬모는 조화로운 파도로 움직이며 편모는 채찍과 같은 박동에 의존하여 앞으로 나아갑니다.그러나 미세한 규모의 수영은 압도적인 점성력으로 인해 인간이 꿀 속에서 수영을 시도하는 것과 비슷합니다.

자연에서 영감을 받아 최첨단 마이크로 로봇 기술을 전문으로 하는 과학자들이 이제 해결책을 찾고 있습니다.탐페레 대학의 선구적인 연구의 중심에는 액정 엘라스토머로 알려진 합성 소재가 있습니다.이 엘라스토머는 레이저와 같은 자극에 반응합니다.가열되면 정적 힘과 동적 힘의 상호 작용으로 인해 발생하는 특수 제로 탄성 에너지 모드(ZEEM)로 인해 자체적으로 회전합니다.

이번 연구의 제1저자이자 탐페레 대학의 박사 연구원인 Zixuan Deng에 따르면, 이 발견은 다음과 같은 분야에서 중요한 도약을 의미할 뿐만 아니라소프트 로봇 공학복잡한 환경을 탐색할 수 있는 마이크로 로봇 개발의 길을 열어줍니다.

"이 연구의 의미는 로봇 공학을 넘어 잠재적으로 의학 및 환경 모니터링과 같은 분야에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 이 혁신은 생리적 점액을 통한 약물 전달 및 장치 소형화 후 혈관 차단을 해제하는 데 사용될 수 있습니다."라고 그는 말합니다.

도넛 모양으로 수영 로봇 제어가 간편해졌습니다.

수십 년 동안 과학자들은 물리학자 에드워드 퍼셀(Edward Purcell)이 1977년에 도입한 개념인 마이크로 스케일에서 수영하는 독특한 도전에 매료되었습니다. 그는 내비게이션을 개선할 수 있는 잠재력을 지닌 도넛 모양의 토로이달 토폴로지를 최초로 상상한 사람이었습니다.점성력이 지배적이고 관성력은 무시할 수 있는 환경에서 미생물의 발생률.이를 스톡스 체제 또는 낮은 레이놀즈 수 한계라고 합니다.유망해 보였지만 그러한 토로이달 수영 선수는 아직 시연되지 않았습니다.

이제 환상형 설계의 획기적인 발전으로 수영 로봇의 제어가 단순화되어 복잡한 아키텍처가 필요하지 않게 되었습니다.단일 광선을 사용하여 비가역 동작을 실행함으로써 이 로봇은 ZEEM을 활용하여 움직임을 자율적으로 결정합니다.

"우리의 혁신은 스톡스 체제에서 3차원 자유 수영을 가능하게 하고 미세 유체 환경과 같은 제한된 공간을 탐색할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다. 또한 이러한 토로이달 로봇은 롤링 모드와 자체 추진 모드 사이를 전환하여 환경에 적응할 수 있습니다."뎅이 덧붙인다.

Deng은 향후 연구가 여러 토리의 상호 작용과 집단 역학을 탐구하여 잠재적으로 이러한 지능형 마이크로 로봇 간의 새로운 통신 방법을 이끌어낼 것이라고 믿습니다.

빛을 이용한 소프트 로봇 개발의 정점을 찍다

이 최신 연구는 두 가지 주요 연구 프로젝트에서 얻은 결과의 정점을 나타냅니다.

첫 번째 프로젝트,스톰봇, 특히 액정 엘라스토머에 중점을 두고 소프트 로봇공학 분야의 차세대 연구원을 양성하는 것을 목표로 합니다.이 프로젝트의 일환으로 Deng의 박사 학위 논문 연구는 공기와 물 모두에서 효율적으로 이동할 수 있는 빛 구동 소프트 로봇 개발에 중점을 두고 있습니다.그의 작업은 탐페레 대학의 Arri Priimagi 교수와 Hao Zeng 교수가 공동 감독합니다.

두 번째 프로젝트,온라인, 비평형 소프트 액추에이터 시스템을 탐구합니다.이 프로젝트는 운동, 상호작용, 의사소통과 같은 새로운 로봇 기능을 가능하게 하여 자립 운동을 달성하는 것을 목표로 합니다.