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May 29, 2023

소프트 로봇을 적층 제조하면 폐기물을 줄이고 성능을 높일 수 있습니다.

2023년 5월 17일 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

2023년 5월 17일

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

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교정하다

작성자: Kat J. McAlpine, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

소프트 로봇 공학은 고유한 안전 기능(공기 챔버의 팽창 및 수축으로 구동되는 부드러운 소재는 취약한 환경이나 인간과 가까운 곳에서 안전하게 사용할 수 있음)과 로봇을 적합하게 맞출 수 있는 유연성을 포함하여 강성 로봇에 비해 몇 가지 주요 장점을 가지고 있습니다. 좁은 공간으로. 직물은 다양한 유형의 소프트 로봇, 특히 웨어러블 로봇을 제작하는 데 선택되는 재료가 되었지만, 전통적인 "재단 및 봉제" 제조 방법에는 부족한 부분이 많이 남아 있습니다.

이제 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences(SEAS)의 연구원들은 전체 소프트 로봇을 전체적으로 "프린팅"할 수 있는 3D 편직 방법을 사용하여 소프트 로봇 공학을 적층 제조하기 위한 새로운 접근 방식을 확립했습니다. 그들의 연구는 Advanced Functional Materials에 보고되었습니다.

"소프트 로봇 공학 커뮤니티는 여전히 고전적인 견고한 로봇 모양과 기능을 뛰어넘을 수 있는 대체 재료 접근 방식을 찾는 단계에 있습니다."라고 해당 논문의 수석 교신 저자이자 Harry Lewis와 Marlyn McGrath인 Robert Wood는 말합니다. SEAS의 공학 및 응용과학 교수.

"섬유는 구성 섬유를 선택하고 섬유가 서로 상호 작용하는 방식을 통해 구조적 특성을 근본적으로 조정할 수 있기 때문에 매력적입니다."라고 Wood는 말합니다.

"'잘라내고 바느질하는' 방법을 사용하면 큰 직물 시트를 제조한 다음 바느질이나 접착을 통해 조립되는 패턴으로 잘라야 합니다. 이는 일반적으로 높은 수준의 인간 노동을 필요로 합니다."라고 제1저자인 Vanessa Sanchez는 말합니다. 논문과 전 박사 학위. 우드 연구실의 학생. "모든 솔기는 비용과 잠재적인 실패 지점을 추가합니다. 복잡한 로봇 장치를 제조하는 경우 이는 큰 도전이 될 수 있습니다."

Sanchez는 재료 낭비가 거의 없이 이음매 없는 의류 제품을 생산할 수 있는 3D 뜨개질 개념에 흥미를 느꼈습니다. 그녀는 이 방법을 섬유 기반의 소프트 로봇을 만드는 데 적용할 수 있는지 궁금했습니다.

팀은 로드아일랜드 디자인 학교, 파슨스 디자인 학교, 패션 기술 연구소의 뜨개질 전문가와 연결된 빈티지 펀치 카드 편직 기계와 Sanchez를 구입했습니다.

편직 공정을 자동화하기 위해 Sanchez와 팀은 다양한 유형의 원사로 복잡한 구조를 만들 수 있도록 편직 장비(종종 수십 년 된 기계)에 지시할 수 있는 소프트웨어도 개발해야 했습니다. "한 번은 소프트웨어 프로그램을 사용하여 내 컴퓨터가 플로피 디스크라고 생각하도록 기계를 속여야 했습니다"라고 Sanchez는 말합니다. 초기 실험이 유망한 결과를 보인 후 팀은 보다 현대적이고 자동화된 기계로 전환했습니다.