지난 여름, 뉴욕과 플로리다를 포함한 미국의 여러 주에서 로봇 제조업체와 협력하여 COVID-19로 인해 오랫동안 고립 된 노인들에게 반려 동물 로봇을 제공하는 파일럿 프로젝트를 시작했습니다. 양로원 가족 방문 마저 제한되는 상황에서 반려 동물 로봇으로 노인들의 외로움을 해소하기위한 것이다.
케임브리지 대학의 최근 연구에 따르면 반려 동물 로봇은 실제 반려 동물만큼 외로움을 줄이는 데 효과적이라고합니다. 연구진은 또한 코로나 19와 같은 전염병이 만연한 상황에서 반려 동물 로봇이 더 적합 할 수 있다고 제안했다. 로봇이 개처럼 걷거나 배설물을 제거 할 필요가 없기 때문입니다.
미국 UCSD의 연구원들은 전자 장치없이 네 발로 걸을 수있는 로봇을 개발했습니다. © 캘리포니아 대학 샌디에이고
하지만 미국에서는 전자 장치 없이도 네 발로 걸을 수있는 ‘소프트 로봇’이 개발되어 주목을 받고있다. 로봇은 단순히 압축 공기를 공급하는 것만으로 제어 및 이동 시스템을 포함한 모든 기능을 작동 할 수있는 것으로 알려져 있습니다.
소프트 로봇은 단단한 금속이 아니라 폴리머와 고무와 같은 유연하고 탄력적 인 소재로 만들어졌습니다. 소프트 로봇도 전자 회로에 의해 제어되며 회로 기판과 같은 복잡한 부품이 필요합니다. 로봇의 뇌와 신경계를 구성하는 이러한 부분은 일반적으로 부피가 크고 비쌉니다.
그러나 새로 개발 된 로봇은 튜브와 소프트 밸브로 구성된 가볍고 저렴한 공압 회로 시스템으로 제어됩니다. 그럼에도 불구하고 로봇은 명령에 따라 걸을 수 있고 환경에서 감지 된 신호에 따라 움직일 수 있습니다.
광산 샤프트에서도 작동 할 수 있습니다.
샌디에이고 캘리포니아 대학 (UCSD)의 마이클 톨리 교수가 개발 한 로봇의 자세한 연구 결과는 2 월 17 일 국제 저널 사이언스 로보틱스에 게재됐다.
이 로봇은 장난감과 같은 엔터테인먼트 용 저가형 로봇에 사용될 수 있으며, MRI 나 광산 터널과 같이 전자 제품이 작동 할 수없는 환경에서 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 특히 소프트 로봇은 환경에 쉽게 적응하고 사람과 가까이에서 안전하게 작동하기 때문에 반려 동물 로봇으로 적합합니다.
연구를 주도한 마이클 톨리 교수는 “공기와 함께 작동하는 가장 단순한 신경계를 만드는 것이 우리 작업의 초점이었습니다.”라고 말했습니다. “하지만이 방법을 사용하여 두뇌가있는 매우 복잡한 로봇을 만들 수 있습니다.”
톨리 교수 팀이 개발 한 로봇은 뇌가 아닌 척추의 신경 반응에 의해 구동되는 포유류의 반사 신경을 모방하는 것으로 알려져 있습니다. 즉, 매우 단순한 요소로 구성된 ‘중앙 패턴 생성기’라는 동물의 신경 회로에서 영감을 얻었으며, 걷거나 뛰는 등의 움직임을 제어하는 리듬 패턴을 생성 할 수 있습니다.
연구원들은 발전기의 기능을 재현하기 위해 발진기 역할을하는 밸브 시스템을 구축했습니다. 오실레이터는 전기적 진동을 발생시키는 장치로,이 밸브 시스템에서는 가압 된 공기가 로봇의 네 발 근육으로 들어갑니다.
이 시점에서 연구원들은 공기 주입을 지연시키고 로봇의 보행을 조정하는 혁신적인 부품을 만들었습니다. 로봇의 걸음 걸이는 ‘사이드 넥 거북이’에서 영감을 받았다고합니다.
벽을 만질 때 반대 방향으로 걷습니다.
또한이 로봇에 장착 된 4 개의 다리는 각각 3 개의 근육으로 움직일 수 있으므로 3 개의 자유도를 가지고 있습니다. 자유도는 관절에서 허용되는 독립적 인 움직임의 수를 나타냅니다.
아래쪽으로 45도 각도로 기울어 진 다리에 3 개의 원통형 챔버가 병렬로 연결되어 있으며 챔버에 압력이 가해지면 4 개의 다리가 반대 방향으로 구부러집니다. 연구진은 각 다리의 챔버를 대각선으로 교차하여 제어 문제를 단순화했습니다.
로봇에는 센서가있어 벽에 닿으면 반대 방향으로 걸을 수 있습니다. © UCSD (과학 로봇 공학)
또한 소프트 밸브는 네 다리의 회전 방향을 시계 반대 방향과 시계 방향으로 전환 할 수 있습니다. 이 메커니즘은 뇌의 연결을 바꾸는 두 개의 신경과 유사합니다.
연구원들은 고르지 않은 표면이있는 자연 지형에서도 걸을 수있는 로봇으로 개선하기 위해 계속 노력할 것이라고 말했다. 이를 위해서는보다 정교한 센서 네트워크와보다 복잡한 공기 압축 시스템이 필요합니다.
또한 기존의 전자 회로를 추가하면 공중만으로 이동하면서 소유자의 다양한 명령을 수행 할 수있는 첨단 컴패니언 로봇으로 보행과 같은 기본 기능을 만들 수있다.
(49)