아주대, 소형 로봇 적용 가능 고내구성·고감도 촉각 센서 개발

아주대가 개발한 고내구성·고감도의 촉각 센서를 장착한 소형 로봇.

아주대가 소형 지상 로봇에 적용할 수 있는 고내구성·고감도의 촉각 센서를 개발했다. 이 센서는 군사·산업·수색용 소형 로봇이 외부의 신호를 안정적으로 전달하고 제어하는데 활용될 수 있을 전망이다.

아주대(총장 최기주)는 강대식 기계공학과 교수팀이 거미 감각기관을 모사한 기존 초고감도 변위 센서 내구성을 높여 로봇에 실제 적용하고, 지면 상태를 분류해내는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

촉각 센서(tactile sensor)는 로봇 제어에 활용되는 필수적인 요소로, 로봇이 구동될 때 외부 환경으로부터 물리적으로 주어지는 다양한 신호를 전달해 주고, 로봇이 환경과 상호작용하도록 돕는 역할을 한다.

아주대 연구팀은 기존에 개발했던 거미의 다리 관절 기관인 슬릿(slit) 구조 모사 변위 센서를 기반으로, 내구성을 더욱 확보하는 방안을 모색해왔다. 기존 변위 센서는 민감도에 있어 세계 최고 수준을 보였으나, 반복 측정에 대한 내구성 확보가 쉽지 않았다.

연구팀은 기존 센서의 한계를 극복하기 위해 인체 피부의 콜라겐 층에 주목했다. 콜라겐의 섬유 조직이 인체 피부의 높은 인열저항(tear resistance)에 크게 기여하는 것을 확인했다. 이에 연구팀은 유연한 폴리이미드 필름 위에 폴리이미드 레진과 은 나노와이어 층을 쌓아 내구성을 높인 크랙 기반 센서를 제작했다.

또 새로 개발한 센서를 상용 지상 로봇에 부착해 소형 로봇 제어에 대한 활용성을 입증하는 데에도 성공했다. 이번 성과는 앞으로 지상 로봇 초소형화와 최적 움직임 구현 등에 적용될 수 있을 전망이다.

강대식 교수는 “이번에 개발한 박막형 센서는 내구성과 민감도가 모두 우수하다”며 “지상 로봇에 사용돼 온 범용 센서 소형화를 위한 방안을 제시함으로써 로봇 제어에 있어 새 돌파구를 찾았다”고 설명했다.

그러면서 “단순 구동(locomotion) 혹은 단순 작업 수행(simple task manipulation)을 목표로 했던 기존 초소형 지상 로봇 연구에 새로운 바람을 불러일으키는 연구성과가 될 것”이라고 덧붙였다.

해당 연구 성과는 전자공학 분야 최상위권 저널이자 네이처 자매지인 'npj 플렉시블 일렉트로닉스(npj flexible electronics)' 4월20일 자에 온라인 게재됐다. 연구에는 김태위 아주대 기계공학과 연구원과 박사과정의 홍인식·김민호·임성훈 학생이 제1저자로 참여했다. 아주대 기계공학과의 강대식·고제성·한승용 교수가 교신저자로 함께 했다.

수원=김동성기자 estar@etnews.com