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성과명로봇 손의 미끄럼 막아주는 인공피부 개발

Human-Palm-Inspired Artificial Skin Material Enhances Operational Functionality of Hand Manipulation(Advanced Functional Materials (IF: 16.836, 2019년 기준) )

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지원사업
바이오닉암메카트로닉스융합연구사업, 선도연구센터사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
한국과학기술원(KAIST)
연구자
김철규, 허시환, 김택수, 박형순
발표일
2020-06-01
조회수
119

로봇 손의 미끄럼 막아주는 인공피부 개발


손바닥 피하지방층 모사한 인공피부 개발, 로봇 손 부착시 조작성능 향상



개요

한국과학기술원(KAIST) 박형순, 김택수 교수 연구팀이 사람 손바닥 피부의 기계적 특성을 모사해 로봇 손의 조작성능을 높여주는 인공피부를 개발했다. 과학기술정보통신부가 추진하는 바이오닉암메카트로닉스융합연구사업 및 선도연구센터사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 신소재 분야 국제학술지 Advanced Functional Materials 속표지 논문으로 5월 8일 선공개 되었다.


연구 내용

사람의 손바닥 피부구조를 모사해 만든 인공 피부구조를 이용하여 로봇 손의 작업 기능성을 높이는 방법에 관해 연구하였다.
우선, 사람의 손바닥 피부구조를 겉 피부층, 피하지방층, 근육층으로 구조화하여 각 특성을 살펴보고 물리적 특성을 재현하기 위한 핵심 특성을 파악하였다.
이 과정에서 부드러운 지방 조직과 질긴 섬유질 조직이 복합되어 있어 누름에는 부드럽고 비틀림이나 당김에는 질긴 피하 지방층의 비대칭적인 물리적 특성이 손 피부의 기능적 장점을 만들어 내는 핵심요소임을 확인하였다.
이를 인공재료로 재현하기 위하여 인체와 유사한 특성을 가지는 다공성 라텍스 및 실리콘 재료를 사용하였고, 이를 통해 사람 손바닥 피부와 동일한 물리적 특성을 가지는 인체모사 인공피부를 개발하였다.
개발된 인공피부 구조를 적용한 로봇 손은 기존 피부 대비 로봇 손의 작업 안정성* 및 조작성**을 30% 가량 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.
*안정성 : 로봇 손이 물체를 고정할 수 있는 능력을 나타내는 척도
**조작성 : 로봇 손이 물체를 움직일 수 있는 능력을 나타내는 척도


기대 효과

기존에 사용되는 다양한 로봇 손 및 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 피부 구조를 대체하여 로봇 시스템의 작업성능을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 개발된 피부구조는 작업 기능에 기여하는 기능적 측면과 아울러 촉감이나 물리적 특성 또한 사람과 유사하여 의수에 적용되었을 때 물체 뿐만 아닌 사람 간의 상호작용 또한 크게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.


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