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Aug 02, 2023

폴리아미드

2023년 7월 24일 특집 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 특성을 확인하면서 다음 속성을 강조했습니다.

2023년 7월 24일 특집

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

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작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

최근 수십 년 동안 로봇 공학자들은 자연과 살아있는 유기체에서 영감을 받아 점점 더 정교한 로봇을 개발해 왔습니다. 생물학적 과정과 동물 행동을 현실적으로 모방함으로써 이러한 로봇은 종종 다양한 환경을 탐색하고 실제 문제를 매우 효과적인 방식으로 해결할 수 있습니다.

인도르 공과대학교(Indian Institute of Technology Indore)와 인도 공과대학교 조드푸르(Indian Institute of Technology Jodhpur)의 연구팀은 최근 해파리처럼 보이고 움직이는 새로운 생체모방 로봇을 개발했습니다. 국제 지능형 로봇 및 응용 저널에 발표된 이 로봇은 해양 생물을 원격으로 모니터링하거나 수중에서 다른 임무를 수행하는 데 사용될 수 있습니다.

Muralidharan, Saini 및 동료들은 논문에서 "형상기억합금(SMA)으로 작동되는 새로운 유연한 폴리이미드 기반 소프트 해파리 로봇이 제작되었으며 해파리의 펄스 및 회복 과정이 모방되었습니다"라고 썼습니다. "기존 SMA 와이어 내장 촉수 제작 기술은 시간이 많이 걸리고 사람이 힘들게 하는 공정입니다. 제안된 구조는 새롭고 비용 효율적이며 기존의 금형 기반 방법에 비해 매우 적은 시간을 소모하여 제작하기 쉽습니다."

로봇을 만들기 위해 Muralidharan, Saini와 동료들은 먼저 75μm 두께의 Kapton 폴리아미드 시트(즉, 폴리아미드 기반 테이프)를 직경 25cm의 해파리 몸체와 유사한 대칭 구조로 자릅니다. 그런 다음 나중에 SMA 와이어를 삽입할 특정 위치에 이 구조의 구멍을 뚫었습니다.

SMA는 변형된 후 열에 반응하여 원래 모양으로 돌아가는 흥미로운 특성을 지닌 금속입니다. 연구진은 로봇의 경우 장치, 케이블 커넥터 및 기타 전자 부품을 만드는 데 일반적으로 사용되는 니티놀이라는 SMA를 사용했습니다.

해파리 모양의 구조에 미리 뚫어 놓은 구멍에 니티놀을 삽입하고 추가 폴리아미드 테이프 조각을 로봇 본체 위에 붙여 와이어를 제자리에 고정했습니다. 그런 다음 연구원들은 고무줄을 사용하여 각 촉수의 끝을 로봇 본체 중앙에 연결했습니다.

Muralidharan, Saini 및 동료들은 논문에서 "제안된 해파리 구조의 동작은 다양한 SMA 와이어 직경과 주파수를 사용하여 조사되었습니다."라고 썼습니다. "모방 중 해파리 촉수 변위 및 속도를 측정했습니다. SMA 내장 구조의 온도 모델링과 빔 굽힘 이론을 이용한 편향 모델링을 수행했습니다. 또한 Ansys Fluent에서 해파리 촉수 모방의 예비 시뮬레이션을 수행했으며 추력 힘이 평가됐다."