인간의 해부학을 모방하는 인공 근육

노스웨스턴 대학의 연구자들이 로봇이 인간의 근육 움직임을 흉내 내는 것을 가능하게 하는 부드럽고 유연한 장치를 개발했습니다. 이 새로운 기술인 소프트 액추에이터는 로봇공학 분야에서 중대한 진보를 의미합니다.

최근에 발표된 연구에서 이 연구팀은 기존의 로봇 액추에이터가 일반적으로 딱딱하고 비싸다는 것을 설명합니다. 이러한 특성은 인간과 로봇이 상호 작용하는 환경에서 그들의 안전성을 제한할 수 있습니다. 반면에 새롭게 개발된 소프트 액추에이터는 일반적인 고무로 3D 프린팅되어 비용이 저렴합니다(대략 $3).

리드 연구원인 Ryan Truby는 다음과 같이 말했습니다. “소프트 로봇이 사람과 부딪혔을 때, 그 충격은 단단하고 뻣뻣한 로봇에 비해 훨씬 덜 아프게 느껴질 것입니다. 우리의 액추에이터는 인간 상호작용에 초점을 맞춘 환경에서 로봇을 더 적합하게 만듭니다. 또한, 그들의 낮은 비용은 이전에는 고려하기에 너무 비싸다고 생각되었던 넓은 응용 분야를 가능하게 합니다.”

새로운 액추에이터의 디자인은 인간의 근육에서 영감을 받았는데, 이 근육은 움직임을 용이하게 하고 힘을 발휘하기 위해 동시에 수축하고 단단해집니다.

트루비는 “병 뚜껑을 돌려서 열 때, 우리의 근육은 필요한 힘을 가하기 위해 긴장하고 딱딱해집니다. 이러한 근육 기능의 측면은 소프트 로보틱스에서 놓치고 있습니다. 대부분의 소프트 액추에이터는 사용 중에 더 유연해지지만, 우리의 디자인은 실제로 작동 중에 딱딱해집니다.”라고 덧붙였습니다.

이 새로운 액추에이터는 고무로 만든 3D 프린트 “handed shearing auxetics” (HSA)를 활용함으로써 이를 달성합니다. 이 HSA는 비틀어질 때 확장되고 연장되어, 액추에이터가 힘을 효과적으로 전달할 수 있는 능력을 제공합니다. 이 기능은 이전의 소프트 로봇에서 부족했습니다.

액추에이터의 기능을 보여주기 위해, 연구자들은 벌레처럼 기어다니는 로봇과 인공 이두근을 만들었습니다. 이 기어다니는 로봇은 불과 26센티미터로, 좁은 공간에서도 능숙하게 이동했으며, 인공 이두근은 500그램의 무게를 연속으로 5,000번 들어 올렸습니다.

연구자들은 미래의 개선에 대해 낙관적입니다. 현재의 프로토타입이 개념의 실행 가능성을 보여주고 있지만, 향후 연구는 액추에이터의 성능 향상에 초점을 두게 될 것입니다. 연구자들은 그 속도와 힘을 높여 이의 잠재적인 응용 범위를 넓히는 것을 목표로 삼고 있습니다.