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연구

윤의식 교수팀 사람 피부 모방한 촉각 센서 개발​
조회수 : 16826 등록일 : 2005-01-31 작성자 : kaist_news

사람의 피부를 모방한 촉각센서가 KAIST 연구진에 의해 개발됐다. 
KAIST 전자전산학과 윤의식(尹義植, 46) 교수 연구팀은 사람의 피부 조직과 기계적 특성이 유사한 합성고무재질(PDMS)을 사용, 사람 손가락과 유사한 1 mm의 공간분해능을 가지는 촉각센서를 개발했다고 밝혔다. 
따라서 사람 피부의 특성을 모방한 촉각 센서가 이같은 기능을 수행하려면, 유연하고 부드러운 물질적 특성, 약 1 mm 정도의 공간분해능, 그리고 사람 피부처럼 넓은 면적에 걸친 설치가 가능해야 한다. 지난해 말 일본 동경대에서 발표한 촉각센서는 유연성과 확장성을 일부 구현했으나, 플라스틱 재질에  2 mm 이상의 공간분해능을 가지고 있었다. 이는 사람 피부와 같은 부드러움이 부족해 인간형 로봇의 손가락 같은 기관에 적용하기에는 무리가 있었다. KAIST 연구팀은 이를 극복하기 위해 합성고무재질을 이용, 1 mm 의 공간분해능을 가지는 센서 개발에 성공했다. 또한 모듈 개념을 도입해 모듈화된 센서들을 원하는 만큼 연결함으로써 넓은 면적에 적용할 수 있도록 했다.  

이번 연구를 주도한 박사후 연구원 이형규(李亨圭, 30세) 박사는 "여태까지 유연한 재질을 가진 촉각센서나, 1 mm이하의 분해능을 가지는 촉각센서들은 많이 개발됐지만, 사람 피부를 본격 모방해서 1 mm의 공간분해능과 유연성, 인간의 피부조직과 비슷한 부드러움, 게다가 확장성까지를 모두 갖춘 촉각센서는 이번이 처음"이라고 밝히고, "이 촉각센서는 아직은 표면에 수직 방향으로 작용하는 힘밖에 감지하지 못하지만 앞으로는 수평방향으로 작용하는 힘과 온도도 감지할 수 있는 방향으로 진화할 것"이라고 말했다. 

* 보충설명

연구개발 의미 및 전망

앞으로 인간형 로봇이 더욱 발전하여 사람 또는 주변 환경과 좀 더 자연스럽게 상호작용하려면 촉각의 감각을 가지는 것이 필수적이다. 인간형 로봇은 2000년 일본 혼다 사의 아시모를 필두로 연구가 급속도로 진행되고 있으며, KAIST도 작년 말 기계공학과 오준호 교수가 ‘휴보’를 발표한 바 있다. 지금까지 발표된 인간형 로봇들은 간단한 시각과 청각이 구현되어 있지만, 이번 연구는 인간형 로봇의 손가락에 인간과 비슷한 수준의 기능을 하는 인공피부를 제공하는 기초를 마련했다는데 의의가 있다.  

PDMS(합성고무재질의 일종)

Polydimethylsiloxane이라는 화합물 중합체의 약자로 평소에는 액상이다가 경화제를 섞으면 굳어서 고무와 같은 특성을 보이는 무색 투명한 재질을 말한다.  

공간분해능

얼마나 가까운 거리의 두 자극을 구분할 수 있는지에 대한 개념이다. 예를 들어 1 mm 의 공간분해능은 촉각센서에서는 두 개의 압력이 1 mm 이상 떨어져서 주어졌을 때에만 두 개의 압력으로 인식할 수 있다는 의미이다. 1 mm 미만의 거리를 가진 두 개의 자극은 하나로 인식하게 된다.  

모듈 개념

모듈 개념은 작은 센서를 만들어 붙여서 커다란 센서를 구현하는 개념으로, 尹 교수팀에서 처음으로 적용했다. 尹 교수팀은 현재 256(16x16)개의 단위소자가 배열된 22 mm x 22 mm 크기의 촉각센서모듈을 개발했으며, 나아가 네 개의 모듈을 연결하여 1024 (32x32) 개의 단위소자배열을 가지는 촉각센서의 구현에 성공, 넓은 면적으로의 확장성을 입증했다. 연구팀은 현재 감지된 촉각 신호를 읽고 처리할 수 있는 감지회로를 센서에 집적화하는 연구를 수행 중이다.  

기타 설명

이 연구는 21C 프론티어 사업인 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발 사업단 (단장 KIST 김문상 박사)의 지원으로 수행되었으며, 부분적으로 KAIST BK21 정보기술사업단의 지원을 받았다. 또한 이번 연구결과는 다음 달 초 미국 마이애미에서 열리는 IEEE 국제 미소기계전자시스템(MEMS) 학술회의에서 발표된다. 

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