땀 로봇? 근시 예술 근육 및 골격 냉각 시스템을 이용한 바이오닉스 로봇 공학의 빠른 진보

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게시 : 2025 년 2 월 21 일 / 업데이트 : 2025 년 2 월 21 일 - 저자 : Konrad Wolfenstein

땀 로봇? 근시 예술 근육 및 골격 냉각 시스템을 사용한 Bionik 로봇 공학의 빠른 진보

땀 로봇? 근시 예술 근육 및 골격 냉각 시스템과 함께 Bionik 로봇의 빠른 진보-생성 이미지 : Xpert.Digital

땀을 흘리는 로봇과 인공 근육 : 휴머노이드 로봇의 혁명

다가오는 기술 혁신에서 휴머노이드 로봇과 그들의 주요 역할

휴머노이드 로봇 공학의 빠른 발전은 패러다임 전환의 임계 값에 서 있으며, 이는 기술뿐만 아니라 심오한 사회적 변화를 가져올 것입니다. 우리는 휴머노이드 로봇이 더 이상 공상 과학 및 연구 실험실의 주제가 아니라 일상 생활, 노동 세계 및 세계적인 기술 환경에 점점 더 많이 들어가는 시대의 시작입니다. 이 분야의 진보는 매우 역동적이어서 산업을 변화시킬뿐만 아니라 노동 시장을 재 설계하고 특히 중국과 서부 국가 사이의 국제 기술 경쟁을 강화합니다.

지난 10 년 동안 휴머노이드 로봇 공학에서 놀라운 가속이 발생했습니다. 생체 모방 설계의 혁신, 인공 지능의 통합 및 전략적 지정 학적 고려 사항은이 발전의 원동력입니다. 한때 미래의 비전, 즉 복잡한 작업을 수행하고 우리와 상호 작용할 수있는 인간과 같은 로봇으로 간주 된 것은 이제 손이 닿지 않습니다. 이러한 변형은 합성 근육 골격 시스템, 유체 구동 액추에이터 및 적응성 열 관리 시스템의 혁신으로 가능합니다. 이 기술은 호기심 많은 실험실 프로토 타입에서 시장에 진출하려는 기술로 인간형 로봇을 개발했습니다.

진행 상황은 다른 영역에서 보입니다. Protoclone V1을 사용한 Clone Robotics와 같은 회사는 최신 생체 모방 설계의 가능성을 인상적으로 보여줍니다. 동시에, Unterree Robotics에서 관찰 할 수있는 주정부의 이니셔티브는 더 큰 척도로 개발을 주도하고 있습니다. 동시에, 혁신적인 냉각 시스템은 로봇 공학의 기능적 사실주의가 점점 더 중요 해지고 있다는 Kengoro 및 Andi와 같은 로봇에서 어떻게 사용되는지 보여줍니다. 인간의 발한 원리에 기초한 이러한 냉각 시스템은 까다로운 조건에서도 로봇이 더 길고 효율적으로 작동 할 수있게합니다.

Bionics 또는 Biomimetics : 혁신적인 기술을위한 자연에서 배우기

인간형 로봇 공학의 맥락에서 중심 용어는 Bionik 또는 Biomimikry라고도하는 생체 모방입니다. 이 징계는 자연 모델을 기반으로 기술 시스템, 재료 또는 프로세스를 설계하는 접근 방식을 설명합니다. 자연은 수백만의 진화 과정에서 엄청난 다양한 구조, 기능 및 메커니즘을 생산했으며, 종종 놀랍도록 효율적이고 우아합니다. 생체 모방은이 진화 전문 지식을 기술 혁신에 대한 영감의 원천으로 사용합니다.

생체 모방의 기본 아이디어는 자연 현상을 분석하고 기본 원리를 이해하는 것입니다. 그런 다음 이러한 원칙을 기술적 인 문제로 전달하여 새롭고 개선 된 솔루션을 개발합니다. 이 접근법의 장점은 장기간에 걸쳐 실제 환경에서 입증 된 입증되고 최적화 된 자연 솔루션을 기반으로한다는 것입니다.

다양한 기술과 과학 분야에서 사용되는 생체 모방 개발의 수많은 예가 있습니다. 로봇 공학의 맥락에서 특히 관련된 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

근관 예술 근육

이 혁신적인 액추에이터는 인간 근육의 구조와 기능에서 영감을 얻었습니다. 그들은 로봇을 매끄럽고 자연스러운 움직임을 가능하게하고 훌륭한 운동 기술과 역동적 인 움직임을위한 새로운 기회를 열어줍니다.

골격 냉각 시스템

Kengoro와 같은 로봇은 인간의 발한을 모델링하는 냉각 시스템을 사용합니다. 다공성 골격 구조에 대한 액체의 증발로 인해 열이 효율적으로 소산되어 로봇의 작동 시간과 성능을 증가시킵니다.

항공기의 가벼운 모양

조류 날개와 고래 지느러미의 공기 역학은 항공기의보다 효율적인 날개 모양의 개발에 크게 기여했습니다. 자연 설계의 모방 덕분에 항공기는 연료를 절약하고 비행 성능을 최적화 할 수 있습니다.

벨크로

생체 모방의 전형적인 예는 벨크로 패스너 (Velcro Fastener)이며,이 벨크로 패스너 (Velcro Fastener)입니다. Burdock의 작은 체크 마크와 루프는 오늘날 수많은 응용 분야에서 사용되는 간단하고 효과적인 폐쇄 시스템의 영감으로 사용되었습니다.

생체 모방 : 자연 원칙이 기술을 변화시키는 방법

그러나 생체 모방은 단순히 본성을 모방하는 것 이상입니다. 생물학, 공학, 재료 과학 및 컴퓨터 과학을 결합한 학제 간 접근법입니다. 목표는 자연의 기본 원리를 이해하고 기술적 인 과제에 창의적으로 적용하는 것입니다. 로봇 공학에서 생체 모방은 자연 환경에서 움직이고 사람들과 상호 작용할 수있는 휴머노이드 로봇을 개발하는 데 중요한 역할을합니다.

클론 로봇 공학 : 의인화 로봇 공학이 재정의되었습니다

Lone Robotics는 -At -Art의 인류 로봇의 주를 개발하기 위해 노력하고 있으며 Protoclone V1 로이 분야에서 놀라운 이정표를 설정 한 회사입니다. 프로토 클론 V1은 해부학 적 정밀도와 엔지니어링을 결합하는 인상적인 예입니다. 이 로봇은 합성 플랫폼에서 인간 생체 역학을 재현하려는 가장 포괄적 인 시도입니다.

206 개의 중합체 기반 뼈 아날로그, 1,000 개의 근관 아트 근육 및 유압 혈관 시스템을 포함하는 복잡한 구조를 사용하여 프로토 클론 V1은 현저한 이동성을 달성합니다. 그것은 200 도의 자유를 가지고 있으며, 이는 표적 조음 측면에서 약 360 개의 관절로 인간 골격을 초과합니다. 이 많은 수의 자유도는 로봇에 광범위한 움직임과 포즈를 취할 수있게합니다.

복제 로봇 기술의 핵심은 근육질의 예술 근육입니다. 이 액추에이터는 McKibben 공압 행위자에서 영감을 얻었지만 물 흐르는 스티치 튜브와 함께 혁신적인 구조를 사용합니다. 압력 하에이 튜브는 세로 수축을 수축하고 50 밀리 초 미만으로 최대 30 %의 수축을 가능하게합니다. 3 그램 대 1 킬로그램의 전력 비율은 이러한 예술 근육의 효율과 성능을 보여줍니다. 그들은 정확한 조작에 필요한 미세한 엔진 손가락 움직임과 동적 풀 바디 포즈를 가능하게합니다.

그러나 프로토 클론 V1은 인상적인 프로토 타입 일뿐 만 아니라 2025 년에 제한된 시장 출시를 제공하는 "Clone Alpha"이니셔티브의 선구자이기도합니다. 클론 알파는 인간 대사 과정을 모방하는 합성 장기 시스템을 통합하기위한 것입니다. 그리드 기반의 "혈관 네트워크"는 로봇 전체에 유압 유체를 분배하는 반면, 듀얼 카메라와 320 압력 센서는 생물학적 신경계와 유사한 독점 피드백 루프를 만듭니다. 이 피드백을 통해 로봇은 방에서의 위치와 움직임을 인식하고 그에 따라 그 행동을 적용 할 수 있습니다.

클론 알파의 중합체 골격은 중량의 상당한 감소에 기여한다. 비슷한 알루미늄 프레임보다 40 % 가볍지 만 여전히 최대 200 개의 뉴턴의 측면 하중에서 안정성을 유지합니다. 이 가벼움과 안정성의 조합은 로봇의 민첩성과 에너지 효율에 중요합니다.

Clone Alpha의 첫 번째 사용자에는 고급 호텔 체인 및 자동차 제조업체가 포함됩니다. 이 회사들은 컨시어지 서비스 및 정확한 조립 프로세스를 포함한 다양한 응용 프로그램의 플랫폼을 테스트합니다. 예를 들어, 럭셔리 호텔에서 로봇은 손님에게 체크인 및 체크 아웃, 정보 제공 또는 운송 수하물을 제공하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 자동차 산업에서는 정밀성과 반복성이 결정적인 조립 공정에 사용될 수 있습니다.

클론 로봇 공학과 프로토 클론 V1의 인상적인 기술 성과에도 불구하고 로봇의 디자인은 대중의 인식에 대한 의문도 제기합니다. 사지의 초현실적 움직임과 함께 얼굴 특징이 부족하면 일부 사람들의 소위 "Uncanny Valley"현상이 유발 될 수 있습니다. Uncanny Valley는 인간과 같은 로봇이나 애니메이션이 비슷할 때 발생하는 불편 함이나 거부의 느낌을 묘사하지만 동시에 미묘한 차이가있어 "무서운"또는 "소름 끼치는"것처럼 보입니다.

Openaai의 Dar Sleeper와 같은 연구원들은 프로토 클론 V1의 설계가 잠재적으로 그러한 반응을 일으킬 수 있음을 관찰했습니다. 이에 대한 응답으로 Clone Robotics는 마케팅 전략을 조정했습니다. 초점은 이제 로봇의 성형 인류가 아니라 기능적 인위적에 대한 초점이 적습니다. 클론 로봇은 인간 동반자가 아닌 "강력한 도구"로 배치됩니다. 이 전략적 재정렬은 공개적으로 로봇의 수용을 증가시키고 Uncanny Valley로 인해 가능한 부정적인 반응을 최소화하는 것을 목표로합니다.

Unitree Robotics와 중국의 전략적 로봇 공세

Unitree Robotics는 특히이 기술 분야에 대한 중국의 전략적 초점과 관련하여 휴머노이드 로봇 공학 개발에 중요한 역할을하는 또 다른 회사입니다. 2025 년 2 월 Xi Jinping 대통령과의 경제 심포지엄에서 Unitreee의 CEO Wang Xingxing의 존재는 명확한 신호를 보냅니다. 인간형 로봇 공학은 중국에서 "새로운 생산 세력"의 중심 기둥으로 간주되어 그에 따라 격려했습니다.

심포지엄에 대한 연설에서 Wang Xingxing은 강화 학습 아키텍처의 놀라운 진전을 강조하여 복잡한 작업을 위해 G1 로봇의 교육주기를 크게 단축 할 수있었습니다. 민속 댄스 안무와 같은 까다로운 작업을 위해 10,000의 훈련주기는 800 회 반복으로 줄었습니다. 이러한 로봇 교육 효율의 증가는 다양한 응용 분야에서 더 빠른 개발과 인간화 로봇의 광범위한 사용에 중요합니다.

2024 년에 시작된 정부 프로그램 "Robotics+"는 중국의 로봇 공학에 대한 약속을 강조합니다. 이 프로그램은 국가 액추에이터 및 센서 시스템 개발을 위해 매년 23 억 달러를 제공합니다. 이 주 자금 지원은 1 년에 600 %의 인상적인 성장을 보인 Zhejiang Changsheng과 같은 공급 업체에게 직접 혜택을줍니다. 대규모 국가 지원은 중국이 로봇 공학을 전략적으로 중요한 산업으로 간주하고 개발에 투자한다는 것을 보여줍니다.

Untree Robotics의 G1 플랫폼은 휴머노이드 로봇을 소개하기위한 중국의 실용 전략의 구체적인 예입니다. 각 손에 26을 포함하여 43 도의 자유 도로, G1은 물체 조작에서 15 센티미터의 상당한 정밀도를 달성합니다. Unitree는 독점 배우 대신 비용 효율적인 조화로운 기어에 의존한다는 점에 주목할 만합니다. 이 접근법은 모든 비용에서 최대 성능 대신 확장 성과 경제를 향한 전략을 나타냅니다.

"Yang Bot"Spring Festival 공연은 G1의 기술과 Unitree의 Swarm Robotic의 인상적인 예였습니다. 이 데모 동안 12 G1 로봇은 0.2 초의 대기 시간이 낮은 인상적인 동기화 된 움직임을 보여주었습니다. 이 떼 조정 기술은 여러 로봇이 복잡한 작업을 함께 해결 해야하는 산업 떼 응용 프로그램에 매우 중요합니다.

고급 포지셔닝에 중점을 둔 클론 로봇 공학과 달리, Unitere는 G1의 비교적 낮은 기본 가격으로 확장 가능한 생산 전략을 추구하고 있습니다. 이 가격은 로봇을 더 많은 잠재 고객에게 액세스 할 수있게하고 다양한 산업에서의 사용을 촉진하는 것을 목표로합니다. Alibaba Cloud와 같은 회사와의 파트너십은 Tongyi Qianwen-Llms와 같은 고급 언어 모델을 통합하여 작업의 자연 언어 프로그래밍을 가능하게합니다. 이 프로그래밍의 단순화는 중소 규모의 회사 (SME)의 입력 장애물을 낮추고 로봇을 기존 워크 플로에 통합 할 수있게합니다.

Shenzhen의 Unitreree 생산 시설은 현재 월 200 개 단위를 생산하고 있습니다. 이 회사는 야심 찬 목표를 추구하고 2027 년까지 물류 자동화를 위해 아시아 시장에서 30 %의 시장 점유율을 달성 할 계획입니다. 성장 잠재력이 엄청나게 많은 물류 부문에 대한 전략적 초점은 세계 로봇 산업에서 주도적 인 역할을하려는 중국의 야망을 강조합니다.

생체 내성 열 관리 : 더 긴 작동 시간 동안 땀을 흘리는 로봇

로봇 공학의 가장 큰 과제 중 하나, 특히 복잡한 움직임과 전력 소비가있는 휴머노이드 로봇의 경우 열 관리입니다. 로봇에 설치된 전자 구성 요소 및 액추에이터는 작동중인 열을 생성하며, 이는 과열 및 관련 성능 또는 손상의 손실을 피하기 위해 제거해야합니다. 생체 모방 접근법은 자연에서 영감을 얻은 혁신적인 솔루션을 제공합니다.

생체 모방 열 관리의 놀라운 예는 도쿄 대학에서 개발 된 로봇 켄 고로의 골격 냉각 시스템입니다. Kengoro는 3D 인쇄 된 다공성 알루미늄으로 만든 온도 조절 골격을 가지고 있습니다. 구조로 인해 직경이 50 마이크로 미터 인 마이크로 카피 어. 탈 이온수는이 모세관을 통해 지시되며, 이는 시간당 30 밀리리터의 속도로 증발합니다. 이 증발 과정은 열을 취하며 기존의 공기 냉각의 359 와트에 비해 488 와트의 냉각 용량을 가능하게합니다.

이 혁신적인 냉각 시스템을 통해 Kengoro는 엔진을 과열시킬 엔진없이 더 긴 시간에 걸쳐 푸시 업과 같은 격렬한 운동을 통해서도 지속적으로 작동 할 수 있습니다. 테스트에서 Kengoro는 엔진 출력없이 11 분짜리 푸시 업 작업을 완료 할 수있었습니다. 그러나이 시스템은 또한 단점이 있습니다. 기존의 냉각 시스템에 비해 12 %의 체중 증가로 이어집니다.

애리조나 주립 대학의 ANDI 프로젝트는 땀을 흘리는 로봇의 개념을 더욱 발전시키고 개선했습니다. Andi는 35 개의 독립적 인 용접 영역과 탄소 섬유“Pores”를 가지고 있으며, 이는 200 개의 내부 온도 센서의 데이터에 따라 증발 속도를 적응 적으로 적응할 수 있습니다. 섭씨 47 도의 주변 온도에서 애리조나 주 피닉스의 테스트 에서이 시스템은 섭씨 85도 미만의 중요한 구성 요소의 온도를 유지할 수있었습니다. 동시에, Andi는 닫힌 유체 냉각 시스템보다 23 % 적은 냉각제를 사용했습니다. 이 적응성 용접 모델은 생체 모방 냉각 시스템이 효율적일뿐만 아니라 자원을 절약 할 수 있음을 보여줍니다.

효율성에도 불구하고 땀 냉각 시스템은 특히 유지 보수 및 장기 안정성과 관련하여 도전이 있습니다. 예를 들어, Kengoro는 냉각 성능에 영향을 줄 수있는 퇴적물의 마이크로 카피를 풀기 위해 매주 하강 헹굼이 필요합니다. Andi에서 에폭시 수지 피부는 200 가열주기 후 증상을 분해하는 경향이 있음이 밝혀졌습니다. 이러한 유지 및 내구성 문제는 땀을 흘리는 로봇의 추가 개발 및 산업 사용에서 고려해야하는 중요한 측면입니다.

수동 냉각 방법은 또한 액체 기반 냉각 시스템의 대안으로 연구됩니다. 예를 들어, 클론 알파는 근육의 위상 변화 재료 층 (PCM)에 의존합니다. PCM은 특정 온도에서 키트를 바꾸고 열을 흡수하거나 방출하는 재료입니다. 이 수동 냉각에는 액체 시스템이 필요하지 않지만 활성 유체 기반 시스템에 비해 18 % 낮은 열 흡수 용량이 있습니다. 적절한 냉각 시스템의 선택은 궁극적으로 필요한 냉각 성능, 무게, 유지 보수 요구 사항 및 운영 환경을 포함하여 로봇 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다.

인간형 로봇 공학의 글로벌 시장 역학 및 윤리적 고려 사항

Humanoid Robotics는 흥미 진진한 기술 분야 일뿐 만 아니라 상당한 글로벌 효과를 가진 높은 성장 시장입니다. 2024 년, 휴머노이드 로봇 부문의 위험 자본량은 인상적인 174 억 달러에 도달했습니다. 아시아 태평양 지역은 61 %의 가장 큰 비중을 차지했으며, 이는 아시아, 특히 중국의 중요성을 강조합니다.

1 차 로봇 제조업체 외에도 2 차 시장은 이러한 성장의 혜택을받습니다. 특수 부품 및 기술 공급 업체는 불균형 성장을 기록합니다. 그 예로는 회사 Harmonic Drive SE가 있는데,이 재고는 Unterre Reduction Gear를 확보 할 수있게 된 후 89 % 상승했습니다. 이 개발은 휴머노이드 로봇의 가치 사슬이 다양하고 수많은 비즈니스 기회를 제공한다는 것을 보여줍니다.

다양한 분야에서 휴머노이드 로봇의 사용이 증가함에 따라 규제 및 윤리적 질문도 앞서 나옵니다. 예를 들어, 유럽 연합은 인공 책임법에 관한 초안 지침 (아마도 2026 년)에 작용합니다. 이 가이드 라인은 휴머노이드 로봇이 제곱 센티미터 당 80 미만의 뉴턴 미만의 제한된 피부 압력력과 비상 셧다운과 같은 특정 안전 표준을 충족해야한다고 규정 할 수 있습니다. 이러한 규제 조치는 휴머노이드 로봇을 다루는 보안을 보장하는 것을 목표로하지만, 단위당 비용을 약 12,000 달러로 증가시킬 수 있습니다. 사람들의 안전과 로봇 산업의 혁신적인 강점을 모두 촉진하는 균형 잡힌 접근 방식을 찾는 것이 중요합니다.

규제 문제 외에도 윤리적 딜레마는 점점 더 중요한 역할을합니다. Clone Robotics와 같은 회사가 사용하는 "합성 인민"수사학은 정체성, 자율성 및 인간과 기계의 관계에 대한 심오한 철학적 질문을 제기합니다. 2024 년의 한 연구에 따르면 참가자의 68 %가 프로토 클론 V1에 대한 의도적 의지에 기인했지만 프로그래밍에 대한 정보를 얻었습니다. 이 결과는 휴머노이드 로봇의 인식이 인간에 의해 복잡하고 로봇의 디자인과 공개적으로 제시되는 방식을 포함한 다양한 요인에 의해 영향을 받음을 나타냅니다.

인류 로봇의 인류가 증가함에 따라 사회에서의 역할에 대한 의문도 제기합니다. 당신은 다양한 삶의 영역에서 직업 경쟁자 또는 귀중한 도우미가 되나요? 당신의 존재는 우리의 사회적 상호 작용과 인간으로서의 자기 이미지에 어떤 영향을 미칩니 까? 이러한 질문에는 다양한 분야, 정치인, 회사 및 대중의 전문가가 참여 해야하는 광범위한 사회적 논쟁이 필요합니다. 이것은이 기술의 기회를 최적으로 사용하고 동시에 가능한 위험을 최소화하는 인간화 로봇의 책임감 있고 윤리적으로 정당화 가능한 처리를 보장하는 유일한 방법입니다.

휴머노이드 로봇 공학의 미래 - 기술과 사회 간의 균형 행동

휴머노이드 로봇 공학은 역동적이고 흥미로운 개발 단계에 위치하고 있습니다. 특히 생체 모방, 인공 지능 및 재료 과학 분야에서 빠른 기술적 진보는 점점 효율적이고 인간 같은 로봇의 개발을 가능하게합니다. Clone Robotics 및 Untree Robotics와 같은 회사는 혁신적인 접근 방식과 제품으로 이러한 개발을 크게 추진합니다.

휴머노이드 로봇의 미래는 기술적으로 결정된 것뿐만 아니라 사회적으로도

동시에, 우리는 사회적 요구와 윤리적 고려 사항으로 기술 가능성을 조정하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 보안과 혁신을 똑같이 촉진하는 규제 프레임 워크 조건을 만들어야합니다. 휴머노이드 로봇 공학의 윤리적, 사회적 영향을 논의 하고이 기술에 대한 책임있는 거래를 설계하려면 개방적이고 광범위한 사회적 논쟁이 필요합니다.

휴머노이드 로봇 공학의 미래는 기술 혁신에 의해 결정될뿐만 아니라 주로 사회적 수용, 윤리적 지침 및이 혁신적인 기술의 책임있는 처리를 통해서도 결정됩니다. 휴머노이드 로봇이 갈등이나 불평등의 원천이 아니라 인류를 강화시키는 방식으로 코스를 설정하는 것은 우리에게 달려 있습니다. 잠재력은 엄청나지 만 모든 사람의 이익을 위해이 잠재력을 사용하려는 명확한 나침반과 일반적인 노력이 필요합니다.

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