일본산업뉴스요약

로봇 혁명
부드럽게 팽창되는 액츄에이터
소프트 로봇의 가능성 커진다

-- 안전하고 단순한 구조가 이점 --
부드럽게 팽창되는 액츄에이터가 주목 받고 있다. 여러 겹의 비닐로 만들어 열로 밀봉하고, 조그만 틈에 공기나 액체를 주입해 팽창시키는 것으로, 액츄에이터로서는 움직이는 속도가 느리고, 정밀함이 부족하다는 것이 과제로 지적되고 있다. 그러나 풍선이나 튜브와 같은 부재로 시스템 구성이 가능하기 때문에 사람이 다칠 염려가 없다. 사람을 배려한 소프트 로봇 및 입는 액츄에이터로 확대될 가능성이 있다.

-- 몸을 일으키는 것을 지원 --
쓰쿠바(筑波)대학의 스즈키(鈴木) 교수와 가도네(門根) 조교 팀은 뇌성마비 환자 등, 몸을 잘 움직일 수 없는 소아를 위해 잠자리에서 일어나거나 자리에서 몸을 일으키는 것을 지원해주는 소프트 어시스트 슈트를 개발했다.

소프트 어시스트 슈트는 폴리염화 비닐 시트를 열로 접착시킨 에어백이다. 아코디언처럼 연결된 에어백이 부풀어오르면서 몸을 일으킨다. 에어백을 단순하게 연결할 경우, 직선으로 부풀어 오르지만, 옆으로 비뚤게 연결하면 사선으로 팽창해 구부러진 방향에 힘이 발생하는 시스템이다.

우선, 자고 있는 상태에서 액츄에이터가 소아의 한 쪽 팔을 들어올려 몸을 옆으로 눕히고, 그 다음 상체를 세운다. 가도메 조교는「누워 있는 상태에서 직접 상체를 일으키는 것보다 안정적이고 작은 힘으로 가능하다」라고 설명한다. 팔을 들어올리는데 1개, 옆으로 눕히는데 3개, 상반신을 일으키는데 4개의 액츄에이터가 타이밍에 맞춰 팽창한다. 에어백이 팽창되는 순서는 공기의 통로를 통해 조절했다.

내부에 작은 구멍이 뚫린 커넥터를 마련해 펌프의 압력을 감소시켰다. 가도네 조교는「커넥터의 수로 팽창하는 순서를 정한다. 복잡한 공기 압력 회로는 필요 없다」라고 자신 있게 말했다. 1~2년을 목표로 임상 현장에서 실증할 계획이다.

-- 움직이는 종이 공예 --
도쿄대학의 신야먀(新山) 강사와 가와하라(川原) 준(准)교수 팀은 밀봉된 봉투 안에 저온에서 기화하는 유기용매를 집어넣어 액츄에니터로 이용하고 있다. 밀봉 봉투에 은색 잉크로 전열선을 배선, 가열을 통해 유기용매를 기체화해 움직이도록 한다. 정전(靜電)용량 센서와 안테나, 액츄에이터 등을 조합한 시스템을 인쇄 기술로 만들 수 있다.

신야마 강사는「움직이는 종이 공예」를 예로 들었다. 실제로 천천히 날개 짓 하는 학을 직접 만들어 보여주었다. 신야마 강사는「시스템이 인쇄되면 용착 봉투(파우치)를 가위로 자르기만 하면 된다. 종이 공예를 하는 감각으로 소프트 로봇을 만들 수 있다」라고 설명한다.

8cm X 2.5cm의 액츄에이터로 0.1 토크(Torque)의 동력을 낼 수 있었다. 가동 각도는 90도. 무게는 겨우 3g이다. 유기용매의 끓는점은 35~80도씨의 범위 안에서 조절이 가능해, 체온 및 기온에 맞춰 가동된다. 많은 종이 공예 로봇을 창문에 달면,「온도에 따라 개폐가 가능한 블라인드」등의 사용법도 가능하다.

단순한 구조로 가동되고 간단히 만들 수 있기 때문에 이용자가 스스로 시스템을 제작할 수 있다. 아이디어에 따라 무엇이든지 가능하다. 신야마 강사는「초등학생이라도 회로를 그려 실제로 움직이도록 할 수 있을 정도로 간단하다. 이과 및 로봇을 좋아하게 될 계기가 될 수 있을 것이다」라고 기대감을 나타냈다.

-- 성능 검증을 추진 --
팽창하는 액츄에이터는 간단히 만들 수 있는 반면, 정밀한 조절은 어렵다. 현재 액츄에이터로서의 성능 검증이 활발하게 추진되고 있어, 시스템 및 앱 개발이 활성화될 전망이다. 일요 목수(취미로 일요일 집에서 물건을 제작하는 사람)처럼 집에서 소프트 로봇을 만들 날도 머지 않았다.

 -- 끝 --