아주대, 소형 로봇용 고감도 촉각 센서 개발

by신하영 기자
2023.04.25 10:13:42

아주대 연구팀이 개발한 고내구성·고감도 촉각 센서를 소형 로봇에 장착한 모습.(사진=아주대 제공)

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구팀이 소형 로봇에 적용 가능한 고감도 촉각 센서를 개발했다.

아주대는 강대식 기계공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 얻었다고 25일 밝혔다. 이번 연구는 산학연 주관 핵심기술 연구개발사업(사업관리기관: 국방신속획득기술연구원)의 지원을 받아 수행됐으며 연구결과는 저명 국제학술지(npj flexible electronics) 4월 20일자에 게재됐다. 아주대 기계공학과 김태위 연구원과 박사과정의 홍인식·김민호·임성훈 학생이 제1저자로, 강대식·고제성·한승용 교수가 교신저자로 이번 연구에 참여했다.

촉각 센서(tactile sensor)는 로봇의 제어에 활용되는 필수 요소다. 외부 신호를 전달해줌으로써 로봇이 환경에 적응할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 특히 손바닥보다 작은 소형 지상(small legged) 로봇의 경우 촉각 센서를 통한 지면 환경에 적응해야 최적화된 구동·제어가 가능하다.



이번 센서 기술 연구는 소형화와 내구성·유연성·민감도를 높이는데 초점이 맞춰졌다. 그간 아주대 연구팀은 거미의 슬릿(slit) 구조를 모사한 센서를 기반으로 내구성을 높이는데 천착해왔다. 내구성 확보가 쉽지 않았기 때문이다. 슬릿(slit)이란 거미의 다리 관절마다 존재하는 감지 기관으로 거미는 이를 통해 거미줄의 진동을 감지할 수 있다.

연구팀은 기존 센서의 한계를 극복하기 위해 인체 피부의 콜라겐에 주목했다. 파괴역학 시뮬레이션을 통해 콜라겐의 섬유 조직들이 우리 피부의 높은 인열저항(tear resistance)에 기여한다는 점을 확인한 것. 양쪽에서 당기는 힘인 인장력(Tensile Force)이 가해지면 피부의 콜라겐 층이 재정렬되고 이로 인해 응력(단위면적당 작용하는 힘)이 집중되지 않고 분산된다.

연구팀은 이런 원리를 토대로 새로 개발한 센서를 소형 로봇에 부착, 최적화된 구동·제어가 가능하다는 점을 확인했다. 강대식 교수는 “이번에 개발한 박막형 센서는 내구성과 민감도가 모두 우수하다”며 “지상 로봇에 사용돼온 범용 센서의 소형화를 위한 방안을 제시함으로써 로봇 제어에 있어 새 돌파구를 찾았다”고 설명했다.