자유 변형 하중 지지 다용도 로봇 섬유 개발 VIDEO: Researchers develop versatile robotic fabric
Researchers develop versatile robotic fabric
by Yale University
Researchers at Yale have developed a robotic fabric, a breakthrough that could lead to such innovations as adaptive clothing, self-deploying shelters, or lightweight shape-changing machinery.
A fabric robot that can stand up, stiffen to support loads, and soften to change shape or return to flat. Credit: Rebecca Kramer-Bottiglio
자유 변형 하중 지지 다용도 로봇 섬유 개발 예일 대학의 연구원들은 로봇 섬유를 개발했는데, 이것은 적응형 옷감, 자가 전개식 쉼터, 또는 가벼운 형체 변화 기계와 같은 혁신으로 이어질 수 있는 돌파구였다. 교수님의 연구실. 레베카 크레이머-보티글리오가 유연성, 호흡성, 작은 저장 공간, 저중량 등 원단을 유용하게 만드는 모든 특성을 유지하면서 작동, 감지, 가변 강성 섬유 등을 포함하는 로봇 원단을 만들었다. 그들은 그들의 로봇 천이 평평하고 평범한 직물에서 서서 하중을 견디는 구조 형태를 시연했다. 그들은 또한 착용 가능한 로봇 지혈대와 보관/배치가 가능한 직물 날개가 달린 작은 비행기를 보여주었다. 그 결과는 이번 주에 국립과학원 회보에 발표된다. 연구진은 기능성 소재를 섬유 형태로 가공해 섬유에 접목하는 동시에 이로운 성질을 유지할 수 있도록 하는 데 주력했다. 예를 들어, 그들은 비교적 낮은 온도에서 액화되는 합금인 필드의 금속 입자가 내장된 에폭시로 가변 강성 섬유를 만들었다. 차가울 때 입자는 고체 금속이고 물질을 더 단단하게 만들며, 따뜻할 때 입자는 액체 속으로 녹아들어 물질을 더 부드럽게 만든다. 크라머-보티글리오의 연구실 대학원생이자 논문 작성자인 트레버 버크너는 "우리 필드의 메탈-에폭시 합성물은 열을 가하거나 열을 식히는 것만으로도 라텍스 고무처럼 유연해지거나 단단한 아크릴처럼 1000배 이상 단단해질 수 있다"고 말했다. "이 물질의 긴 섬유는 우리가 켜고 끌 수 있는 지지 골격을 주기 위해 원단에 꿰매질 수 있다." 이러한 주문형 지지 섬유는 로봇 원단을 구부리거나 비틀어 제형으로 고정시키거나 그렇지 않으면 일반적인 원단을 붕괴시킬 수 있는 하중을 지탱할 수 있게 한다. 황기철 콘페이퍼 에디터 Ki Chul Hwang Conpaper editor curator |
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The lab of Prof. Rebecca Kramer-Bottiglio has created a robotic fabric that includes actuation, sensing, and variable stiffness fibers while retaining all the qualities that make fabric so useful—flexibility, breathability, small storage footprint, and low weight. They demonstrated their robotic fabric going from a flat, ordinary fabric to a standing, load-bearing structure. They also showed a wearable robotic tourniquet and a small airplane with stowable/deployable fabric wings. The results are published this week in Proceedings of the National Academy of Sciences.
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The researchers focused on processing functional materials into fiber-form so they could be integrated into fabrics while retaining its advantageous properties. For example, they made variable stiffness fibers out of an epoxy embedded with particles of Field's metal, an alloy that liquifies at relatively low temperatures. When cool, the particles are solid metal and make the material stiffer; when warm, the particles melt into liquid and make the material softer.
"Our Field's metal-epoxy composite can become as flexible as latex rubber or as stiff as hard acrylic, over 1,000 times more rigid, just by heating it up or cooling it down," said Trevor Buckner, a graduate student in Kramer-Bottiglio's lab and lead author on the paper. "Long fibers of this material can be sewn onto a fabric to give it a supportive skeleton that we can turn on and off." These on-demand support fibers allow a robotic fabric to be bent or twisted and then locked into shape, or hold loads that would otherwise collapse a typical fabric.
