소프트 로보틱스가 폼 유체공학으로 혜택을 얻다

경직형 로봇에서 연성 로봇으로

When we think of robots, we either think of massive and bulky industrial robots or futuristic robots from science fiction, from the all-metal terrifying Terminator to the more sleek and smooth design of iRobot and real modern humanoid robots .

Source: Sanctuary

어쨌든, 매끄러운 금속과 플라스틱 표면이 어디에나 존재하고, 피스톤, 유압 및 전기 모터에 의해 움직임이 생성된다는 점은 변함이 없습니다.

하지만 이러한 로봇 설계는 보다 섬세한 접근이 필요한 많은 응용 분야에 제한적일 수 있습니다. 예를 들어, 인간의 몸과 상호작용하는 로봇이나 과일을 수확하는 로봇은 손상을 방지하기 위해 보다 유연한 소재와 부드러운 접촉이 필요합니다.

이러한 필요에 대한 대응으로 ‘소프트 로보틱스’라는 새로운 분야가 등장하고 있습니다. 이 분야는 새로운 소재를 활용해 부드럽고 유연한 로봇 시스템을 만드는 방법을 탐구합니다. 우리는 이전에 이 아이디어를 다루었으며, 특히 3D 프린팅이 소프트 로봇 구축에 어떻게 도움이 되는지와 하이드로젤이 로봇의 민첩성을 어떻게 향상시킬 수 있는지를 살펴보았습니다.

A new idea can now be added to this array of soft robotic techniques: foam fluidics.

공압 논리에서 폼 유체공학으로

Researchers at the University of Texas studied how foam could be a new material from which to build robots. They discovered that the flow of air through the meshlike structure of open-cell foam can replace electronics, and published their results in a scientific paper titled “Embedded Fluidic Sensing and Control with Soft Open-Cell Foams”.

The key idea started from studying a scientific field called pneumatic logic circuits. The concept is to replace electronic computation based on electricity by fluctuation of air flows.

Until now, this concept has mostly mimicked the design of electronic circuits. This greatly reduced its potential, as for more complex calculations and sensors, the size and weight of the device would become a problem.

Instead, the Rice University researchers looked to use the pressure differences created by air flowing through the microscopic pores in foam sheets. When adding multiple layers of such foam, they could fine-tune the way the air flows through it. This way, they could perform complex pneumatic computations and control tasks but with a much simpler circuit design than traditional pneumatic logic.

Source: Rice University

아날로그 내장 회로

A good example is how a section of the robot can respond to pressure. Traditional robotics would need complex electronic sensors, elaborate arms with multiple components to bend, and a battery-powered electric motor or hydraulic system to transmit and regulate the force.

Foam fluidics can instead have the reaction “built-in” the robot arm, bending when under pressure and reacting in proportion to the stimuli, like bending only half when pressed with less force.

Source: Rice University

Achieving it was not without challenges. One was that air density changes with changes in pressure, requiring complex calculations to model the airflow through the foam.

Creating a theoretical model that accurately predicts the airflow and reaction of the foam was one of the most important parts of this research project. Only once this was done could a design with predictable foam fluidics be built.

응용 분야

폼 유체공학은 전자 장치와 배터리에 의존하지 않기 때문에 기존 로봇 솔루션보다 훨씬 가볍습니다. 이는 섬유와 의류에 적용하기에 이상적이며, 섬유를 손상시키거나 경도를 높이지 않고 굽히고 움직일 수 있는 능력도 도움이 됩니다.

엑소수트

첫 번째 적용 사례는 장애나 부상으로 이동성이 제한된 사람들을 돕는 것입니다. 이러한 경우를 돕기 위해 ‘클래식 로봇공학’ 기반의 외골격 시장이 이미 성장하고 있으며, 우리는 “로봇공학을 통한 독립성과 이동성 – 파킨슨병 환자를 돕는 엑소수트“에서 이를 논의했습니다.

The same technology could 창고, 공장, 군대 등 무거운 물건을 들어야 하는 작업에서 부상을 줄이는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

폼 유체공학 기반 로봇이 이러한 엑소수트에 통합되거나 맞춤형 바지, 셔츠 등으로 완전히 대체될 수 있다는 상상을 쉽게 할 수 있습니다. 이는 착용이 더 쉽고 눈에 덜 띄기 때문입니다.

VR / 햅틱 기술

햅틱 시스템은 자극에 반응해 촉각을 구현합니다. 한때 이것이 가상 현실 및 기타 시뮬레이션 시스템의 차세대 경계였습니다.

Foam fluidics can help create new types of haptic sensors, detecting movement, for example, and converting it into a message on a touch sensor. This could be used, for example, to create more accurate digital replicas of movement in simulations used in training doctors, emergency responders, or other professional training.

Source: Rice University

소프트 로보틱스에 투자하기

소프트 로보틱스는 로봇이 공장 현장을 떠나 병원에서 환자 돌봄을 돕고, 창고에서 물품을 이동시키며, 들판과 과수원에서 과일을 수확하는 등 로봇 시장이 확대됨에 따라 성장할 가능성이 높습니다.

여러 중개업자를 통해 로봇 관련 기업에 투자할 수 있으며, 여기 securities.io에서 미국, 캐나다, 호주, 영국, 및 기타 여러 국가의 최고의 중개업자에 대한 우리의 추천을 확인할 수 있습니다.

특정 로봇 기업을 선택하고 싶지 않다면, GlobalX R로보틱스 & 인공지능 ETF (BOTZ), iShares 자동화 & 로보틱스 UCITS ETF (RBOT), 또는 Global Robotics & 자동화 인덱스 ETF (ROBO)와 같은 로봇 ETF를 살펴볼 수 있습니다. 이는 성장하는 로봇 산업에 대한 보다 다양화된 노출을 제공할 것입니다.

소프트 로보틱스 기업

1. Ekso BIONICS

Ekso BIONICS는 외골격 기술의 선두주자입니다. 2012년에 최초의 상업용 의료 재활 외골격을 출시했으며, 이후 ABI와 EVO 슈트에 대한 승인을 받았습니다.

작업/중장비 분야로 확장하고 있지만, 회사는 여전히 치료와 의료 이동성에 주력하고 있습니다.

회사의 매출은 빠르게 성장하고 있으며, 2023년에는 전년 대비 38% 증가했습니다.

Source: Ekso

최근 Human Motion and Control (HMC) 사업부를 Parker Hannifin Corporation으로부터 인수하여 마비 환자를 위한 전동 외골격을 제품 라인에 추가했습니다.

이는 Ekso가 외골격 분야에서 연속적인 인수자로 성장할 잠재력이 있음을 시사하며, 내부 R&D와 전략적 인수를 결합해 제품군을 확대하고 있음을 의미합니다.

이는 또한 의료 및 작업용 외골격 시장에서의 초기 입지를 활용하면서 향후 설계에 소프트 로보틱스와 폼 유체공학을 도입하기에 좋은 후보가 됩니다.

2. Soft Robotics

이 회사는 비상장 기업이며, 2018년에 ABB Technological Ventures와 파트너십을 맺어 로봇용 마이크로플루이딕 연산 및 소프트 그리퍼 개발을 가속화했습니다.

Soft Robotics는 식품 가공 산업을 위한 부드러운 그립을 갖춘 로봇인 mGripAI를 개발하는 데 주력하고 있으며, 전체 3D 비전 및 AI 시스템과 ABB의 IRB360 FlexPicker 그리핑 시스템을 결합하고 있습니다.

Source: Soft Robotics

회사의 접근 방식은 마이크로플루이딕 기술을 실제 적용한 경험을 바탕으로 폼 유체공학을 통합할 가능성도 있습니다.

You can also see mGripAI in action in this video.

현재 소프트 액추에이터와 그립의 주요 적용 분야는 산업 공정, 특히 식품 산업입니다.

앞으로 AI, 머신 비전, 배터리 기술 및 소프트 로보틱스의 발전을 통해 현재 거의 100% 인간 노동에 의존하는 간호사, 상점 주인, 청소부 등 다양한 업무를 지원하는 로봇을 만들 수 있을 것입니다.