지난 몇 년 동안 버지니아 공대 과학자들은 수중 환경에서 다양한 물체를 더 잘 제어할 수 있는 기술을 설계하기 위한 영감을 얻기 위해 문어를 찾아왔습니다. Advanced Science 저널에 발표된 새로운 논문에 따르면, 그들의 최신 혁신은 동물 막대사탕 모양을 모델로 한 특수 전환 가능한 접착제라고 합니다.
“문어가 어떻게 한 순간에 무언가를 그렇게 꽉 잡았다가 즉시 물속, 거칠고 구부러진 불규칙한 물체에서 풀어줄 수 있는지 놀랐습니다. 이는 놀라운 성과입니다.” 공동 저자이자 연구 그룹 리더인 Michael Bartlett는 이렇게 말했습니다.. “우리는 이제 물체를 정확하게 파악하고 조작하는 문어의 놀라운 능력을 복제하는 데 그 어느 때보다 가까워졌으며, 습한 환경이나 수중 환경에서 탐색하고 조작할 수 있는 새로운 가능성을 열었습니다.”
이전에 언급했듯이 저자에 따르면 수중 환경에서 물체에 부착하는 효과적인 방법의 자연스러운 예가 많이 있습니다. 예를 들어, 홍합은 젖은 표면에 부착하기 위해 접착 단백질을 분비하는 반면, 개구리는 접착을 위한 모세관 및 유체역학적 힘을 생성하는 독특한 구조의 손가락 패드를 가지고 있습니다. 그러나 문어와 같은 두족류에는 또 다른 장점이 있습니다. 그리퍼에 의해 제공되는 접착력은 빠르고 쉽게 역전될 수 있으므로 생물체는 변화하는 조건에 적응하여 젖고 건조한 표면에 부착할 수 있습니다.
기계 공학의 관점에서 볼 때 문어는 접착을 위한 활성 압력 기반 시스템을 가지고 있습니다. 빨대의 넓은 외부 테두리는 챔버와 주변 매체 사이의 압력 차이를 통해 본체와 밀봉을 형성합니다. 그러면 (작동기 역할을 하는) 근육이 림 뒤의 오목한 부분을 수축 및 이완시켜 필요에 따라 압력을 추가하거나 해제합니다.
예를 들어, 소프트 로봇 그리퍼를 설계할 때 두족류를 모방하려는 시도가 여러 번 있었습니다. 2022년으로 돌아가서 Bartlett과 그의 동료들은 한 단계 더 나아가 전환 가능한 접착력뿐만 아니라 통합 감지 및 제어도 재현하고 싶었습니다. 그리고 그 결과는 여덟 장갑문어의 팔을 모방한 수중 물체를 잡기 위한 웨어러블 시스템입니다.
향상된 에이트 건틀렛
문어에서 영감을 받은 접착제를 사용하여 다양한 크기와 모양의 수중 물체를 잡고 놓으십시오. 크레딧: 이찬홍, Michael Bartlett
접착을 위해 그들은 문어 빨판의 구조를 모방하기 위해 공압 제어 막으로 덮인 실리콘 줄기를 설계했습니다. 그런 다음 이러한 접착 요소를 LIDAR 광학 근접 센서 및 마이크로컨트롤러 배열과 결합하여 실시간으로 물체를 감지합니다. 센서가 물체를 감지하면 흡입 컵이 작동되어 문어의 신경 및 근육 시스템을 시뮬레이션합니다. 팀은 네오프렌 잠수복 장갑을 웨어러블 장갑의 베이스로 사용했으며, 각 손가락에 접착 요소와 센서를 통합하고 접착 요소의 베이스에 유연한 공기 튜브를 삽입했습니다.
