Recent Advances on TENG-based Soft Robot Applications

Zhengbing Ding; CHOI DUKHYUN

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정전 발전 기반 소프트 로봇 응용 최신 기술

Type: Academic journal

Author: Zhengbing Ding (성균관대학교) CHOI DUKHYUN (성균관대학교)

Journal: The Korean Society For Composite Materials Composites Research Composites Research 제35권 제6호 KCI Accredited Journals

Published: 2022.12

Pages: 378 - 393 (16page)

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Recent Advances on TENG-based Soft Robot Applications

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As an emerging power generation technology, triboelectric nanogenerators (TENGs) have received increasing attention due to their boundless promise in energy harvesting and self-powered sensing applications. The recent rise of soft robotics has sparked widespread enthusiasm for developing flexible and soft sensors and actuators. TENGs have been regarded as promising power sources for driving actuators and self-powered sensors, providing a unique approach for the development of soft robots with soft sensors and actuators. In this review, TENG-based soft robots with different morphologies and different functions are introduced. Among them, the design of biomimetic soft robots that imitate the structure, surface morphology, material properties, and sensing/generating mechanisms of nature has greatly benefited in improving the performance of TENGs. In addition, various bionic soft robots have been well improved compared to previous driving methods due to the simple structure, self-powering characteristics, and tunable output of TENGs. Furthermore, we provide a comprehensive review of various studies within specific areas of TENG-enabled soft robotics applications. We first explore various recently developed TENG-based soft robots and a comparative analysis of various device structures, surface morphologies, and nature-inspired materials, and the resulting improvements in TENG performance. Various ubiquitous sensing principles and generation mechanisms used in nature and their analogous artificial TENG designs are demonstrated. Finally, biomimetic applications of TENG enabled in tactile displays as well as in wearable devices, artificial electronic skin and other devices are discussed. System designs, challenges and prospects of TENGs-based sensing and actuation devices in the practical application of soft robotics are analyzed.

마찰전기 나노발전기(이하 TENG)의 새로운 발전 기술은 에너지 수집 및 자가 전력 공급 감지 응용 분야의 긍정적 전망으로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 또한 최근 소프트로봇의 부상은 플렉시블과 소프트센서, 액추에이터 개발에 대한 폭넓은 관심을 불러 일으키고 있다. TENG는 액추에이터와 자가 전력 공급 센서를 구동하는 유망한 전원으로 간주되어 소프트웨어 로봇, 소프트 센서 및 액추에이터 개발을 위한 독창적인 방법을 제공한다. 이 리뷰에서는 TENG를 기반으로 다양한 형태와 기능을 가진 소프트웨어 로봇을 소개하려 한다. 그 중 자연계의 구조, 표면 형태, 재료 특성과 센싱/발전 메커니즘을 모방한 바이오닉 소프트 로봇의 설계는 TENG 성능향상에 큰 도움이 되었다. 또한 다양한 바이오닉 소프트 로봇은 TENG의 간단한 구조, 자체 전력 공급 특성 및 조정 가능한 출력으로 인해 이전 구동 방식보다 향상되었다. 그리하여 이 리뷰에서는 TENG가 활성화한 소프트 로봇 응용의 특정 핵심 영역에서 다양한 연구를 종합적으로 검토하려 한다. 리뷰를 요약하자면 먼저 최근 개발된 다양한 TENG 기반 소프트웨어 로봇을 정리하고 다양한 장비 구조, 표면 형태 및 자연적으로 영감을 받은 재료를 비교 분석하여 그에 따른 TENG 성능 개선을 수행한다. 자연계에 사용되는 다양한 유비쿼터스 감지 원리와 발전 메커니즘 및 유사한 인공 TENG 설계가 확인되었고 촉각 디스플레이 및 웨어러블 기기, 인공 전자 피부 등의 기기에 TENG를 활성화하는 바이오닉 응용에 대해 논의한다. 마지막으로 TENG 기반 센서 및 구동 장비의 로봇 실제 적용에 대한 발전 기회, 도전 및 미래 전망을 분석한다.

#정전 발전기 #소프트 로봇 #자가발전 #전자 피부 #웨어러블 #Triboelectric nanogenerators #Soft Robitics #Self-powered #Electronic skin #Wearable

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