인공 근육은 전압에 따라 강성을 변화시킵니다.

2023년 8월 2일 Conn Hastings 재료, 재활, 수술

런던 퀸 메리 대학의 과학자들은 전압 변화에 반응하여 부드러운 근육에서 단단한 근육으로 바뀔 수 있는 인공 근육을 개발했습니다. 이 기술은 움직임과 힘 및 변형을 감지하는 능력 모두에서 인간 근육을 모방하는 것을 목표로 합니다. 근육은 힘을 감지할 수 있는 음극을 형성하기 위해 실리콘으로 코팅된 탄소 나노튜브를 사용하여 만들어졌으며, 양극은 부드러운 금속 메쉬로 만들어져 양극과 음극 사이에 작동 층을 형성합니다. 그 결과 생성된 인공 근육은 자체 변형을 감지하면서 부드러운 근육에서 단단한 근육으로 원활하게 전환하여 수축할 수 있습니다. 연구원들은 이 기술이 로봇 보철물이나 재활 장비의 구성 요소와 같은 의료용 소프트 로봇에 매우 유용할 것으로 기대하고 있습니다.

소프트 로봇 공학은 의료 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 로봇 구성 요소의 유연하고 유연한 특성은 보다 견고한 전기 구성 요소와 달리 손상을 일으키지 않고 연조직과 상호 작용하는 데 매우 적합하다는 것을 의미합니다. 그러나 현재까지 많은 소프트 로봇 시스템은 밀폐된 가스나 액체에 작용하는 압축력이 움직임을 생성하는 공압식 액추에이터를 사용해 왔습니다.

이것은 나름의 용도가 있지만 근육 섬유의 작용을 통해 완전히 다르게 기능하여 근육이 수축하면서 부드러운 근육에서 단단한 근육으로 원활하게 전환되는 우리의 근육을 정확하게 모방하지는 않습니다. 게다가 단순한 액추에이터는 자체 환경을 감지하고 가하는 힘과 그에 작용하는 힘을 측정하는 능력이 제한되어 있습니다.

이 최신 인공 근육은 소프트 로봇 작동을 한 단계 더 발전시켰습니다. 이 근육은 자연 근육과 유사한 유연성과 신축성을 갖고 있어 길이에 따라 200% 늘어나는 것을 견딜 수 있으며, 전기 전압의 영향으로 수축하면서 부드러운 근육에서 단단한 근육으로 전환할 수 있으며 강성은 30배나 변합니다. 또한 전기적 반응성은 기존 소프트 액추에이터보다 더 빠르게 작동할 수 있음을 의미합니다.

이번 연구에 참여한 연구원인 Ketao Zhang은 “로봇, 특히 유연한 재료로 만들어진 로봇에 자기 감지 기능을 부여하는 것은 진정한 생체 공학 지능을 향한 중추적인 단계입니다.”라고 말했습니다. “이러한 의료 로봇이 임상 환경에 배치되기 전에 해결해야 할 과제가 여전히 남아 있지만, 이 연구는 인간-기계 통합을 향한 중요한 진전을 나타냅니다. 이는 소프트 및 웨어러블 로봇의 미래 개발을 위한 청사진을 제공합니다.”

저널 Advanced Intelligent Systems: An Electric Self-Sensing and Variable-Stiffness Artificial Muscle 연구

경로: 런던 퀸메리 대학교

콘 헤이스팅스

Conn Hastings는 암 및 심혈관 질환 치료에서 세포, 약물 및 나노입자를 전달하는 주사용 하이드로겔의 가능성을 조사하는 약물 전달 분야의 연구로 아일랜드 왕립외과대학에서 박사 학위를 받았습니다. 박사 학위를 취득하고 1년간의 박사후 연구를 마친 후 Conn은 학술 출판 분야에서 경력을 쌓은 후 전임 과학 저술가이자 편집자가 되었습니다. Conn은 생명의학 분야에서의 경험과 서면 커뮤니케이션에 대한 열정을 결합했습니다.