In this paper, we propose an inflatable structure-based working channel securing mechanism for soft growing robots. The proposed mechanism offers a solution for securing a stable and accessible working channel inside the robot while preserving the unique advantages of soft growing robots. The ability to create a secure working channel while the robot grows offers significant advantages in scenarios where the transfer of materials and tools is critical. It allows the robot to adapt and replace equipment based on specific work requirements, facilitating the performance of complex and diverse tasks. This capability enhances the robot's versatility and efficiency in various applications. The design of the soft growing robot incorporates an inflatable structure that expands as the robot grows, simultaneously forming a secure working channel. Prototyping and experimental validation were conducted to assess the robot's performance and capabilities. The results of the experiments demonstrated that the soft growing robot effectively secured the working channel, enabling the transfer of materials and tools without interference from the inflation pressure. The stability of the secured channel was validated through pipe pulling experiments. The growing demonstration confirmed the robot's ability to secure a working channel during its growth, while the steering demonstration showcased its inherent direction change steering function.
본 논문에서는 유연 성장형 로봇을 위한 팽창식 구조 기반 작업 통로 확보 메커니즘을 제안한다. 제안된 메커니즘은 유연 성장형 로봇의 고유한 장점을 훼손하지 않으면서 로봇 내부에 안정적이고 접근 가능한 작업 통로를 확보할 수 있다. 로봇이 성장하는 동안 안정적인 작업 통로를 확보하는 것은 재료와 도구의 이동이 중요한 작업에서 상당한 이점을 제공한다. 작업 통로를 통해 로봇은 작업 중 필요에 따라 장비를 교체할 수 있어 다양한 도구가 필요한 복잡한 작업을 쉽게 수행할 수 있다. 제안된 유연 성장형 로봇에는 로봇이 성장함에 따라 같이 자라나는 팽창식 구조가 통합되어 있으며 이러한 구조는 로봇의 내부에 안정적인 작업 통로를 형성한다. 로봇의 성능과 기능을 평가하기 위하여 프로토타입 제작과 실험적 검증을 수행하였다. 실험 결과, 유연 성장형 로봇이 작업 통로를 효과적으로 확보하여 팽창식 구조의 유지를 위한 팽창 압력의 간섭 없이 작업 통로를 통하여 자재와 공구를 옮길 수 있음을 입증하였다. 확보된 채널의 안정성은 파이프 인장 실험을 통해 검증하였다. 성장 데모에서는 로봇이 성장하는 동안 작업 통로를 확보할 수 있다는 것을 확인하였으며, 조향 데모에서는 제안된 로봇의 성장 방향 제어가 가능함을 확인하였다.
