﻿엔지니어는 효율적이고 확장 가능한 아쿠아봇을 생산하기 위해 모듈식 시스템을 고안합니다.

엔지니어는 효율적이고 확장 가능한 아쿠아봇을 생산하기 위해 모듈식 시스템을 고안합니다. 시스템의 단순한 반복 요소는 장어 모양에서 날개 모양에 이르기까지 수영 형태로 조합될 수 있습니다. 날짜: 2023년 2월 6일 원천: 매사추세츠 공과대학 요약: 연구원들은 단순한 반복 하부 구조를 사용하여 변형 가능한 수중 로봇을 구축하는 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 팀은 뱀장어와 날개 모양의 수중익선과 같은 두 가지 다른 예제 구성으로 새로운 시스템을 시연했습니다. 전체 이야기 물고기처럼 동적으로 형태를 바꿀 수 있는 수중 구조물은 기존의 단단한 선체보다 훨씬 더 효율적으로 물을 통과합니다. 그러나 매끄러운 윤곽을 유지하면서 신체 형태의 곡선을 변경할 수 있는 변형 가능한 장치를 만드는 것은 길고 어려운 과정입니다. 예를 들어 MIT의 RoboTuna는 약 3,000개의 서로 다른 부품으로 구성되었으며 설계 및 제작에 약 2년이 걸렸습니다. 이제 MIT의 연구원과 원래 RoboTuna 팀의 연구원을 포함한 동료 연구원은 고유한 구성 요소 대신 단순 반복 하위 구조를 사용하여 변형 가능한 수중 로봇을 구축하는 혁신적인 접근 방식을 제시했습니다. 팀은 뱀장어와 같은 하나와 날개 모양의 수중익선과 같은 두 가지 다른 예제 구성으로 새로운 시스템을 시연했습니다. 그러나 그 원리 자체는 형태와 규모에 있어 사실상 무제한의 변화를 허용한다고 연구원들은 말합니다. 이 작업은 MIT 연구 조교인 Alfonso Parra Rubio, Michael Triantafyllou 교수, Neil Gershenfeld 교수 및 다른 6명의 논문에서 Soft Robotics 저널에 보고되고 있습니다 . 해양 응용 분야를 위한 소프트 로봇 공학에 대한 기존 접근 방식은 일반적으로 작은 규모로 만들어지는 반면 많은 유용한 실제 응용 분야에는 미터 규모의 장치가 필요합니다. 연구원들이 제안하는 새로운 모듈식 시스템은 현재 시스템을 확장하는 데 필요한 재설계 및 재설계 없이도 그러한 크기 이상으로 쉽게 확장될 수 있습니다. "확장성은 우리에게 강점입니다."라고 Parra Rubio는 말합니다. 시스템을 구성하는 복셀(voxel)이라고 불리는 격자형 조각의 낮은 밀도와 높은 강성을 감안할 때 "우리는 계속 확장할 수 있는 여지가 더 많습니다."라고 그는 말합니다. 더 큰 크기로 이동하는 데 심각한 문제가 있습니다. 팀의 실험적 개념 증명 장치의 개별 복셀은 대부분 복잡한 모양의 좁은 스트럿이 있는 주조 플라스틱 조각으로 구성된 속이 빈 구조입니다. 상자 모양은 한 방향으로 하중을 견디지만 다른 방향으로는 부드럽습니다. 다른 비율로 뻣뻣한 구성 요소와 유연한 구성 요소를 혼합하여 이례적인 조합을 이룹니다. "부드러운 로봇 공학과 단단한 로봇 공학을 다루는 것은 잘못된 이분법입니다."라고 Parra Rubio는 말합니다. "이것은 사물을 구성하는 새로운 방법입니다." MIT의 Bits and Atoms 센터 책임자인 Gershenfeld는 "이것은 두 가지의 최상의 요소를 결합하는 세 번째 방법"이라고 덧붙였습니다. "동체 표면의 부드러운 유연성으로 항력을 줄이고 추진 효율성을 향상시킬 수 있는 흐름 제어를 구현하여 상당한 연료 절감 효과를 얻을 수 있습니다. RoboTuna 팀의 일원. 팀이 생산한 장치 중 하나에서 복셀은 1미터 길이의 뱀과 같은 구조를 형성하기 위해 긴 줄로 끝과 끝이 연결되어 있습니다. 본체는 각각 5개의 복셀로 구성된 4개의 세그먼트로 구성되어 있으며 중앙에는 액추에이터가 양쪽에 있는 2개의 복셀 각각에 부착된 와이어를 당겨 수축시켜 구조를 구부릴 수 있습니다. 20개 유닛의 전체 구조는 늑골 모양의 지지 구조로 덮힌 다음 꽉 끼는 방수 네오프렌 스킨으로 덮습니다. 연구원들은 수중에서 효율성을 보여주기 위해 MIT 견인 탱크에 구조를 배치했으며 물결 모양의 움직임을 사용하여 앞으로 나아가기에 충분한 전방 추진력을 실제로 생성할 수 있음을 입증했습니다. Gershenfeld는 "이전에 뱀과 같은 로봇이 많이 있었습니다. "그러나 그들은 일반적으로 확장 가능한 이러한 단순한 구성 요소와 달리 맞춤형 구성 요소로 만들어집니다." 예를 들어 Parra Rubio는 NASA에서 만든 뱀 모양의 로봇은 수천 개의 고유한 조각으로 구성되어 있는 반면 이 그룹의 뱀은 "약 60개의 조각이 있음을 보여줍니다."라고 말합니다. 그리고 MIT RoboTuna를 설계하고 제작하는 데 2년이 걸린 것과 비교하면 이 장치는 약 2일 만에 조립되었다고 그는 말합니다. 그들이 시연한 다른 장치는 동일한 복셀의 배열로 구성되어 있지만 프로필 모양을 변경할 수 있으므로 날개의 양력 대 항력 비율 및 기타 특성을 제어할 수 있는 날개 모양 또는 수중익선입니다. 이러한 날개 모양은 파도에서 전력을 생성하는 것부터 선박 선체의 효율성을 개선하는 데 도움이 되는 다양한 목적에 사용될 수 있습니다. 날개 모양은 뱀과 달리 비늘 모양의 겹치는 타일 배열로 덮여 있으며 날개가 곡률을 변경하더라도 방수 밀봉을 유지하기 위해 서로를 누르도록 설계되었습니다. 한 가지 가능한 응용 분야는 항력을 유발하는 맴돌이의 형성을 줄여 전체 효율성을 향상시킬 수 있는 선박의 선체 프로필에 추가하는 것일 수 있으며, 팀이 해운 업계의 협력자들과 함께 탐색할 가능성이 있습니다. 궁극적으로 이 개념은 추진력을 생성하기 위해 변형 가능한 몸체 모양을 사용하는 고래와 같은 잠수정에 적용될 수 있습니다. 수면 아래에 머물면서 악천후를 피할 수 있지만 기존 추진의 소음과 난기류가 없는 그러한 선박. 이 개념은 경주용 요트와 같은 다른 선박의 부품에도 적용될 수 있습니다. 용골이나 방향타가 회전하는 동안 똑바로 유지하는 대신 부드럽게 휘어질 수 있으면 추가적인 우위를 제공할 수 있습니다. Gershenfeld는 "경직되거나 플랩이 있는 대신 실제로 물고기가 하는 것처럼 커브를 만들 수 있다면 훨씬 더 효율적으로 방향을 바꿀 수 있습니다."라고 말합니다. 연구팀에는 중국 Westlake University의 Dixia Fan; Discrete Lattice Industries의 Benjamin Jenett SM '15, PhD '20; MIT의 Jose del Aguila Ferrandis, Amira Abdel-Rahman 및 David Preiss; 그리스 Demokritos 연구 센터의 Filippos Tourlomousis. 이 작업은 미 육군 연구실, CBA 컨소시엄 기금 및 MIT Sea Grant 프로그램의 지원을 받았습니다. 출처 : <a href="https://www.sciencedaily.com/" target="_blank" class="ke-link">https://www.sciencedaily.com/</a>