하버드대, 연결 선없이 공기로 동작하는 소프트 로봇 개발


구속장치가 없는 부드러운 로봇 개발 시동


    소프트 로봇은 로봇공학의 미래일 수도 있지만 디자인에는 여전히 많은 한계가 있다. 한 가지 큰 문제는 일반적으로 소프트 로봇을 묶는 끈이나 선이 있어야 한다는 것이다. 즉 압축 공기를 공급하고 시스템을 제어하는 와이어로 외부 장치와 연결되어야 한다는 것을 의미한다. 하지만 이는 우주 탐사, 수색 및 구조, 또는 의료 수술과 같은 상황에 대한 기능성을 제한하게 된다.


디지털트렌즈에 따르면 하버드대학의 한 연구팀이 구속장치가 없는 부드러운 로봇에 대한 첫발을 내디딘 것으로 알려진다. 연구팀은 단 한 번의 입력으로 여러 개의 제어 시스템을 교체하는 방법을 개발했는데 이는 로봇의 디자인을 단순화하고 무게를 줄이는 역할을 한다.


This new, simplified soft robot, powered by pressurized air, replaces multiple control systems with one input, reducing the number, weight and complexity of the components needed to power the device. (Image courtesy of the Bertoldi Lab/Harvard SEAS) 


 

Simplifying soft robots

Eliminating complex, expensive and heavy external control systems in soft robots


By Leah Burrows

May 29, 2019


This new, simplified soft robot, powered by pressurized air, replaces multiple control systems with one input, reducing the number, weight and complexity of the components needed to power the device. (Image courtesy of the Bertoldi Lab/Harvard SEAS)




A soft robot developed by researchers from the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) could pave the way to fully untethered robots for space exploration, search and rescue systems, biomimetics, medical surgery, rehabilitation and more. 


This new, simplified soft robot, powered by pressurized air, replaces multiple control systems with one input, reducing the number, weight and complexity of the components needed to power the device. 


“Before this research, we couldn't build fluidic soft robots without independently controlling each actuator through separate input lines and pressure supplies and a complex actuation process,” said Nikolaos Vasios, a graduate student at SEAS and first author of the paper. “Now, we can embed the functionality of fluidic soft robots in their design, allowing for a substantial simplification in their actuation.”


The research was published in Soft Robotics. 


To simplify the soft robots, the researchers harnessed the viscosity of fluid, which is a measure for the resistance of a fluid moving through an object. Imagine water moving through a straw — the thinner the straw, the more difficult it is for water to pass through.  Using this principle, the researchers, led by Katia Bertoldi, the William and Ami Kuan Danoff Professor of Applied Mechanics at SEAS, carefully selected tubes of different sizes to control how quickly air moves through the device. A single input pumps the same amount of air through one of the tubes, but the size of the tubes determines how and where the air flows.

The team developed a framework that automatically determines how a soft robot should be made, how the tubes should be selected and how it should be actuated in order to achieve a target function, such as crawling or walking, with a single input line.




They demonstrated the approach on a four-legged, soft robot. The tubes, embedded in the top of the robot, directed the air to each leg in sequence, enabling the robot to crawl. 

https://www.seas.harvard.edu/news/2019/05/simplifying-soft-robots


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 이 연구논문의 제1저자인 하버드대 존 A. 폴슨 공학 및 응용과학 대학원(SEAS)의 대학원생 니콜라오스 바시오스(Nikolaos Vasios)는 “이전에는 별도의 입력 라인과 압력 공급 장치 및 복잡한 작동 프로세스를 통해 각 액추에이터를 독립적으로 제어하지 않고는 소프트 로봇을 만들 수 없었다"며 "이제 우리는 유체 소프트 로봇의 기능을 디자인에 내장할 수 있게 돼 로봇 작동을 상당히 단순화할 수 있게 되었다”고 말한다.


via youtube

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이 개발은 다른 점도의 유체를 사용해 공기가 로봇을 통과하는 속도를 제어한다. 서로 다른 직경의 튜브를 사용함으로써 유체의 점도와 공기 흐름 속도를 제어할 수 있었다. 이제는 튜브를 통해 일정한 속도로 공기를 밀어내는 하나의 압력만 필요하다. 공기 흐름 속도를 결정하는 것은 튜브 자체이기 때문에 더 이상 복잡한 공기 압축 계산이 필요치 않다.


하버드대 응용기계학 교수인 카티아 베르톨디(Katia Bertoldi)는 "우리의 연구는 점성 흐름의 잘 알려진 현상을 기반으로 간단히 작동되는 유체 소프트 로봇을 만드는 데 사용될 수 있는 전략을 처음으로 제시한다”며 "이를 통해 유체 소프트 로봇의 작동은 그 어느 때보다도 간단하고 쉬워져 묶이지 않고 심플하게 동작하는 소프트 로봇의 중요한 발걸음을 내디뎠다”고 말했다.


김지영  robot3@irobotnews.com 로봇신문사





갑자기 날아온 축구공을 피하는 쿼드콥터 드론


스위스 취리히 대학 연구진, 이벤트 카메라 기술 활용


    허공에 떠 있는 드론에 갑자기 빠른 속도로 축구공을 던지면 어떤 일이 벌어질까. 드론은 불쑥 뛰어든 축구공을 재빨리 인식하지 못하고 충돌하면서 공중에서 떨어진다.


‘IEEE 스펙트럼‘에 따르면 스위스 취리히대학 연구진은 허공에 떠 있는 드론을 향해 힘껏 공을 던져 충돌하도록 했으나 드론이 순식간에 이를 인식하고 회피할 수 있는 기술을 개발했다. 비결은 기존의 전통적인 카메라 대신 이벤트 카메라(event camera) 기술을 활용했기 때문이다. 취리히대학 연구진은 이미 지난 2014년 이벤트 카메라 기술을 드론에 활용한 경험을 갖고 있다.


 


기존 카메라가 프레임 단위로 사진을 찍어 주변 환경이나 물체의 이동을 감지하는 데 반해 이벤트 카메라는 마이크로초(microseconds) 단위의 짧은 시간안에 픽셀 기반(per-pixel basis)으로 주변 환경과 물체의 이동 상황을 감지할 수 있도록 해준다.


 

Watch an autonomous drone dodge, duck, dip, dive, and dodge a football

Useful for avoiding birds in mid-air or objects thrown from the ground


By James Vincent  May 16, 2019, 6:31am EDT

Drones are agile things, but they’re not exactly known for their quick reactions. If you want to knock one out of the sky, a well-thrown ball or even a spear should do the trick. Not for much longer, though, as researchers from the University of Zurich have created a drone that can autonomously dodge objects thrown at it — even at close range.




You can see the quadcopter showing off these skills in the video above (though no-one tested it with a wrench). And okay, some of those throws are pretty easy, but the drone is still reacting completely autonomously. And although we’ve seen quadcopters that can maneuver around static objects like trees, avoiding moving items mid-air is much trickier.


“We wanted to really push the boundaries and see what these robots are capable of,” University of Zurich research Davide Falanga told The Verge.


DODGING THROWN OBJECTS WOULD BE USEFUL FOR SURVEILLANCE DRONES

Giving drones an auto-dodge feature would be handy for a lot of use-cases. It would make drones safer, allowing them to dodge flying birds or nearby humans. It would also be helpful for military and law enforcement deployments. If you have a drone monitoring a protest, for example, being able to dodge thrown objects is a very useful skill.


Falanga says that dodging dynamic objects is beyond the ken of even the most commercial advanced drones on the market today. He says Skydio’s R1 drone probably has the best autonomous features but “it still struggles with avoiding moving objects.”




As Falanga and his colleagues, Suseong Kim and Davide Scaramuzza, unpack in their research paper, there are lots of reasons for this limitation. Technical factors including the responsiveness of a drone’s motors and the latency of their sensors all create bottlenecks. What’s easy for a human (well, most of the time) is incredibly tricky for electronics.


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https://www.theverge.com/2019/5/16/18627479/autonomous-drone-navigation-dodging-thrown-objects


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연구팀은 이번 실험 결과를 전문 저널인 ‘IEEE 로보틱스 앤 오토메이션 레터스‘를 통해 발표했다. 연구팀은 드론을 향해 초당 7~9m의 속도로 축구공을 힘껏 던지는 실험을 진행했다. 이벤트 카메라 기술을 활용해 드론은 순식간에 환경 변화를 인지해 축구공을 피해 비행 상태를 유지했다. 이벤트 카메라는 물체의 이동 변화를 인지 지연 없이 드론에 전달할 수 있다. 일반적인 카메라는 환경의 변화, 취득한 데이터의 처리, 제어 명령 생성 등에 적지 않은 시간이 걸리면서 인지 지연 현상이 나타난다. 이에 비해 이벤트 카메라를 활용하면 일반 카메라에 비해 12% 이상 빠른 속도에서도 이동 물체를 확인하고 회피할수 있다는 게 연구진의 설명이다. 


연구팀은 이번 연구 결과를 동영상과 함께 공개했다.


장길수 ksjang@irobotnews.com 로봇신문사

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