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성균관대 방창현 연구팀, 촉감 인지 가능한 부드러운 수중 전자문어 '그리퍼 로봇' 개발
성균관대 방창현 연구팀, 촉감 인지 가능한 부드러운 수중 전자문어 '그리퍼 로봇' 개발
  • 이승주
  • 승인 2021.10.29 10:24
  • 댓글 3
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- 문어의 팔을 모사한 물속과 물 밖에서 물체들을 잡고 놓을 수 있는 높은 점착적응력
- 촉감신경계를 본뜬 나노센서층을 도입, 어두운 수중에서 물체 정보를 식별 능력
- 향후 다양한 산업∙서비스∙의료용 소프트 청정 이송 전자그리퍼로 활용 기대
▲(왼쪽부터) 성균관대학교 방창현 교수, 백상열 박사, 이현준·황귀원 연구원, 한국교통대 양태헌 교수
▲(왼쪽부터) 성균관대학교 방창현 교수, 백상열 박사, 이현준·황귀원 연구원, 한국교통대 양태헌 교수

 성균관대학교(총장 신동렬) 화학공학부 방창현 교수 연구팀(제1저자 백상열 박사, 이헌준, 황귀원 연구원)이 한국교통대학교 양태헌 교수와 함께 문어 빨판의 흡착 및 신경시스템을 본떠, 다양한 형태의 물건의 촉감정보를 감지하고 물속과 물 밖에서 안정적으로 잡고 놓을 수 있는 고분자 전자 그리퍼를 개발했다. 이는 수중 생산․서비스 공정 및 로봇 수술 시 인체장기 내부와 같이 보이지 않는 환경에서 활용 가능한 소프트 로봇 기술로 관련 분야에 높은 파급력을 미칠 것으로 기대를 모으고 있다.

▲문어 빨판근육의 흡착 및 신경을 모사한 지능형 수중 전자문어 그리퍼

 최근 세계적으로 복잡한 형태의 물건들을 안정적으로 잡기 위해 유연한 그리퍼와 유연센서를 결합한 로봇팔들을 개발하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존 그리퍼 로봇들은 건조 환경과 수중 환경 모두에서 높은 적응성과 접착력으로 다양한 형태의 굴곡을 갖는 물체들을 안정적으로 잡고 놓을 수 있는 능력에 한계가 있었다. 이는 진공흡착 형태의 기존 그리퍼가 점착 과정에서 물이나 이물질을 빨아들여 수중에서 작동은 불가능하며, 관절형 그리퍼의 경우, 수중에서 낮은 마찰력으로 파지력을 잃어 활용이 어려운 문제가 있기 때문이다.

 또한 그리퍼 로봇이 수중에서 물체의 접촉, 무게, 무게 중심 등의 촉감 및 파지정보들을 지능적으로 감지하는 것은 어려운 일이었다. 예를 들어, 앞이 보이지 않는 수중일 경우, 동물들은 촉감에 의존하여 물체의 위치, 무게, 무게 중심을 파악하여 물체를 잡아낸다. 연구진은 전자 문어그리퍼와 나노센서들을 결합하고, 전기적 신호들을 러닝머신분석을 통해 가능하게 했다.

▲문어 빨판의 흡착 및 신경을 모사한 지능형 수중 전자문어 그리퍼 개념도

 이에 공동연구팀은 문어 빨판 근육의 움직임과 신경 시스템에서 영감을 받아, 인공 고분자 빨판 내부 돌기의 크기를 조절하여 손쉽게 높은 점착력과 탈착의 용이함을 갖춰 물속과 물 밖에서 활용 가능한 인공 전자 문어 그리퍼를 제작하였다. 제작된 그리퍼는 문어와 같이 부드러운 소재로 구성되어 다양한 형태의 물체(실리콘 웨이퍼, 사과, 무거운 유리병 등)를 물속에서 잡아내고, 원하는 곳에 운송할 수 있는 능력을 검증했다.

 또한 잡는 물체의 정보(물체의 접촉, 무게, 무게 중심)들을 파악하기 위해, 연구팀은 신축성 있는 인공 고분자 빨판내부에 카본나노튜브 기반을 둔 신축성 센서 어레이를 삽입하였다. 연구팀은 인공 전자 문어 그리퍼가 집어내는 물체의 무게 및 무게 중심 데이터들을 머신러닝 기반 분석 시스템을 통하여 신뢰성을 확보하였다.

 나아가 연구팀은 인공 전자문어 그리퍼를 이용하여, 시야확보가 어려운 혼탁한 물속에서 물체의 위치, 무게, 무게 중심을 파악하여 안정적으로 잡아내고, 이송할 수 있음을 검증하였다.

 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업 및 산업통상자원부의 전자부품산업기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 ACS 나노(ACS NANO, Impact Factor=15.881)에 9월 28일(화) 출판되었다.

 ※ 논문명 : An Electronically Perceptive Bioinspired Soft Wet-Adhesion Actuator with Carbon Nanotube-Based Strain Sensors
 ※ 저자 : 방창현 교수(교신저자, 성균관대학교 화학공학부), 양태헌 교수(교신저자, 한국교통대학교 전자전기공학부), 이헌준 연구원(제1저자, 현 The Johns Hopkins University 박사과정), 백상열 박사(제1저자, 현 Massachusetts Institute of Technology 박사후연구과정), 황귀원 연구원(제1저자, 성균관대학교 석박통합과정), 송진호 연구원(참여저자), 김다완 연구원(참여저자, 성균관대학교 석박통합과정), 박보용 교수(참여저자, 현 인하대학교 데이터사이언스학과), 민형호 연구원(참여저자, 성균관대학교 석박통합과정), 김정규 교수(참여교수, 성균관대학교 화학공학부), 고제성 교수(참여저자, 아주대학교 기계공학과) 


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윤진한 2021-10-29 17:42:20
)자격뒤에서 경성제대 후신 서울대극복은 서강대 학구파가유일.2차대전이전 세계지배세력 서유럽.교황윤허資格작용되면 가능한현실.국사자격 Royal성균관대, 서강대(세계사 교황 윤허 반영, 성대다음 Royal대 예우).세계사의 태학.국자감(北京大),볼로냐.파리대資格상기.

윤진한 2021-10-29 17:41:38
수천년 동아시아(중국,한국,베트남,몽고) 유교국 중 하나인 한국의 유교대학인 성균관대는 그런 유교철학을 견지해야 합니다. 유교경전 시경은 天生蒸民(하늘이 만백성을 낳으심)이라 가르치고 있습니다. 유교는 우주만물을 창조하신 天(하느님,하늘)과 神明을 숭배하여 왔습니다. 한나라때 공자님도 제사하며 공자님의 가르침인 인의예지신과 공맹의 가르침을 이어받은 삼강오륜은 동아시아 십수억명 유교신자(2차대전후의 싱가포르.대만도 유교문화권임)들에게 정신적인 구심점이자 생활윤리로 계승되어오고 있습니다. 공자님은 위대한 스승(先師, 至聖先師)이시며 성인임금(文宣帝, 大成至聖文宣王)으로 추증되신 인류의 스승이시자 성인이십니다.

​조선.대한제국 유일무이 최고 교육기관 성균관의 정통승계대학인 성균관대입니다.

국사 성균관(성균관대

윤진한 2021-10-29 17:39:59
그리퍼 로봇이군요. SF영화용이 아닌, 팔리는 로봇. 이게 중요합니다. 경제.경영학 지식이 있는 판매전문가가 필요할것입니다. 어떻게 하면 공상과학영화나 만화에 나오는 로봇으로 끝나지 않고, 인류의 보편적 감성을 자극해 로봇을 구매하게 될까?

인간을 위한 로봇개발로 유교적 윤리.철학을 확고히 하면, 의료(로봇수술).복지(장애인 보호 로봇등), 산업용, 비살상용 군사용 로봇, 우주용 로봇등 개발여지는 많으며, 미래 한국의 성장산업중 하나가 될 것입니다. 인류의 보편적인 윤리.철학에 공감된다면, 수출용 로봇도 개발할 수 있을것입니다. 국내부터 기반을 다진후,구매력이 있는 국가들 중 인구많은 중국, 2차대전후의 신생 유교문화권인 싱가폴.대만.홍콩 및 유럽, 미국등으로 수출할 방법을 모색하는게 좋을것입니다.