고공 와이어 액션: 소프트 로봇이 가파른 공중 와이어 위아래로 화물을 운반할 수 있다

연구진은 케이블카나 공중 트램처럼 정해진 궤도를 따라 공중으로 짐을 운반할 수 있는 광동력 소프트 로봇을 개발했습니다. 이 소프트 로봇은 자율적으로 작동하고, 최대 80도 각도로 경사면을 오를 수 있으며, 무게의 최대 12배에 달하는 짐을 운반할 수 있습니다.

"우리는 이전에 물 속과 단단한 지면을 빠르게 이동할 수 있는 소프트 로봇을 만들었지만, 열린 공간을 가로질러 공기를 통해 물체를 운반할 수 있는 디자인을 탐구하고 싶었습니다."라고 이 연구에 대한 논문의 책임 저자이자 노스캐롤라이나 주립대학교 기계항공우주공학과 조교수인 지에 인이 말했습니다.

"가장 간단한 방법은 이미 만들어진 궤도를 따라가는 것입니다. 산에서 볼 수 있는 공중 케이블카처럼요. 그리고 우리는 이것이 가능하다는 것을 이제 증명했습니다."

소프트 로봇은 리본 모양의 액정 엘라스토머로 만들어졌으며, 로티니 국수처럼 꼬인 다음 끝부분을 연결하여 팔찌와 비슷한 고리를 형성합니다.

이 "소프트 링 로봇"은 실, 전선, 케이블 또는 다른 소재로 된 트랙에 매달려 있습니다.

구체적으로 말하면, 같은 고리를 트랙 주위로 두세 번 감아서 고리가 트랙과 평행한 각도로 매달리게 합니다.

트랙에 수직으로 배치된 적외선에 노출되면, 빛을 가장 많이 흡수하는 리본 부분이 수축됩니다.

이로 인해 굴러가는 동작이 발생합니다. 빛에 노출된 리본 부분이 수축하면서 리본의 차가운 부분이 빛으로 당겨지고, 첫 번째 부분이 식으면서 그 부분이 가열되면서 이러한 순환이 계속 반복됩니다.

그리고 부드러운 고리가 굴러가며 스스로 꼬이고, 궤도를 따라 스스로를 끌어당깁니다.

"리본이 회전하면 나사를 돌리는 것과 같아서 소프트 로봇이 트랙을 따라 움직일 수 있어요. 심지어 가파른 각도로 화물을 운반할 때도요."라고 Yin은 말합니다.

연구진은 소프트 링 로봇이 사람 머리카락만큼 얇거나, 빨대만큼 두꺼운 궤적을 탐색할 수 있음을 보여주었습니다.

소프트 링 로봇은 또한 트랙 위의 매듭이나 돌출부와 같은 장애물을 극복할 수 있었습니다.

연구자들은 로봇이 경사면을 오르내릴 수 있으며, 무게의 12배가 넘는 짐을 운반할 수 있음을 보여주었습니다. 

"또한 우리는 그것이 복잡한 경로를 따라갈 수 있다는 것을 보여주었습니다. 직선일 필요는 없습니다."라고 이 논문의 주저자이자 NC 주립대 박사과정 학생인 Fangjie Qi가 말했습니다.

"우리는 로봇이 곡선, 원, 3차원 나선 등을 제어된 방식으로 따라갈 수 있음을 입증했습니다. 예측 가능한 방식으로 복잡한 패턴을 탐색하는 로봇의 적응력은 실제 응용 분야에서의 활용 가능성을 높여줄 것으로 기대합니다."

"우리는 현재 이 기술의 구체적인 응용 분야를 고려하고 있으며, 적외선 이외의 입력에도 반응하도록 소프트 로봇을 개발하는 것도 고려하고 있습니다."라고 Yin은 말합니다. "예를 들어, 햇빛이나 다른 외부 에너지원에 반응하여 작동하는 소프트 링 로봇을 개발하는 것입니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250428221904.htm