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로봇 손가락용 전방위 촉각감지 유연 압력센서 기술

전수책임자
김혜진
참여자
김윤정, 김혜진, 서새롬, 주훈표, 진한빛, 최중락, 홍찬화
기술이전수
1
이전연도
2024
협약과제
22PB4700, 자유형상 고집적 융복합센서를 위한 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발, 김혜진
23PB1200, 자유형상 고집적 융복합센서를 위한 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발, 김혜진
24PB1200, 자유형상 고집적 융복합센서를 위한 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발, 김혜진
본 360도 전방위 촉각 감지가 가능한 센서 기술은 손가락 전체에 걸쳐 다양한 방향에서 가해지는 압력을 정확하게 측정할 수 있는 능력에 초점을 맞추고 있음. 특히, 손가락 끝을 에어 챔버 형태로 설계하여 외부에서 가해지는 압력을 멤브레인 변형을 통해 감지하는 구조로 개발되었으며, 이는 접촉에 의한 내구성 저하를 현저히 개선하고 비용 및 성능 측면에서 기존의 6축 힘/토크 센서와 비교할 때 상당한 우위를 가지고 있음.
본 기술은 로봇과 인간이 자연스럽게 상호작용할 수 있는 새로운 가능성을 열어주고 있으며, 로봇의 사회 및 산업 전반에 걸친 보다 폭넓은 활용을 촉진할 것으로 기대되고 있음. 이러한 혁신적인 촉각센서 기술은 향후 로봇 손의 성능을 극대화하고, 다양한 산업 분야에서의 로봇 적용 가능성을 확장하는 데 중요한 역할을 할 것으로 전망됨.
- 본 기술은 국책과제로서 개발된 360도 전방위 촉각 감지가 가능한 로봇 손가락 기술을 국내 기업에 전수하여 로봇손에 적용되는 국내 압력센서 시장을 선도하고 새로운 시장을 창출하며 해외 압력센서 시장에의 진출 촉진을 목적으로 함

- 본 기술은 ‘자유형상 고집적 융복합센서를 위한 대면적 웨이퍼레벨 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발 (수행기간: 2022.04 - 2028.12)’ 과제 결과물로서 산출된 ‘360도 전방위 촉각센서 기술’을 그 대상으로 함

- 본 기술이전의 주된 목적은 센서 기술을 통해 로봇 공학 분야에서의 혁신적인 발전을 촉진하는 것임. 이 기술은 로봇이 인간과 같이 민감하게 환경을 감지하고 더욱 정밀하고 복잡한 작업을 수행할 수 있게 함으로써, 로봇의 활용 범위를 대폭 확장하는 데 필수적임. 특히, 고도로 발전된 촉각 감지 기술은 산업 자동화, 의료, 재난 구조 및 일상생활에서의 로봇 사용을 포함하여 다양한 분야에서 큰 변화를 가져올 것으로 기대되고 있음
- 기존의 로봇 손가락용 촉각센서 대비 360도 전방위 압력 감지가 가능하여 다양한 방향에서 가해지는 압력을 정확하게 측정할 수 있음
- 에어 챔버 형태로 설계되어 외부에서 가해지는 압력을 멤브레인 변형을 통해 감지함으로써 접촉에 의한 내구성 저하를 현저히 개선함
- 기존의 6축 힘/토크 센서와 비교하여 비용 및 성능 측면에서 상당한 우위를 가짐
- 유연하고 다양한 형태의 적용이 가능하여, 로봇 손뿐만 아니라 웨어러블 기기, 스마트 홈 기기 등 다양한 기기에 적용할 수 있음
- 공기압 기반의 촉각 센싱 기술로 응용 분야별 높은 성능과 맞춤형 기능을 제공함
- 정전용량식 방식에 비해 반응속도가 빨라 외부의 압력에 대해서도 민감하게 반응함
A. 기술명: 로봇 손가락용 전방위 촉각센서 구조 설계 및 제작공정 기술
- 360도 전방위 촉각감지가 가능한 고내구성 로봇 손가락 제조공정 기술
- 다양한 전기적 센싱 메커니즘을 통한 압력 감지 기술
- 압력 센서의 기계적 설계 및 에어챔버 제작 기술

B. 기술명: 로봇 손가락용 공압식 촉각센서 측정 시스템 및 펌웨어 기술
- 공압식 압력센서의 측정 시스템 설계 및 제작 기술
- 전방위 촉각센서의 로봇 손가락 적용 및 구현 기술
- 로봇 손가락용 공압식 촉각센서의 시스템 펌웨어 구축 및 적용
A. 로봇 손가락용 전방위 촉각센서 구조 설계 및 제작공정 기술
(1) 특허: 360도 전방위 촉각감지 로봇 손가락 관련 국내 특허 통상실시권 1건
- 국내특허: 360도 전방위 촉각감지가 가능한 로봇 손가락 (출원번호: 2024-0046825)
(2) 기술문서 3건
- 360도 전방위 촉각감지가 가능한 고내구성 로봇 손가락의 제조 공정 (2430-2024-01069)
- 다양한 전기적 센싱 메커니즘을 통한 압력 감지 기술 (2430-2024-01071)
- 압력 센서의 기계적 설계 및 에어챔버 제작 기술 (2430-2024-01072)

B. 로봇 손가락용 공압식 촉각센서 측정 시스템 및 펌웨어 기술
(1) 특허: 360도 전방위 촉각감지 로봇 손가락 관련 국내 특허 통상실시권 1건
- 국내특허: 360도 전방위 촉각감지가 가능한 로봇 손가락 (출원번호: 2024-0046825)
(2) 기술문서 3건
- 공압식 압력센서의 측정 시스템 설계 및 제작 기술 (2430-2024-01070)
- 전방위 촉각센서의 로봇 손가락 적용 및 구현 기술 (2430-2024-01074)
- 로봇 손가락용 공압식 촉각센서의 시스템 펌웨어 구축 및 적용 (2430-2024-01075)
- 이 기술은 먼저 로봇 제조업체와의 협력을 통해 상업적 로봇 손 모델에 통합될 수 있으며, 이를 통해 로봇이 보다 정교한 작업을 수행하고, 사용자와의 상호작용을 자연스럽게 할 수 있도록 함. 또한, 웨어러블 기기 및 스마트 홈 기기 분야에도 응용될 수 있으며, 이를 통해 사용자의 경험을 향상시키고, 기기의 유용성을 증대시킬 수 있음. 고급 촉각 피드백 기능은 가상 현실 및 증강 현실 시스템에서도 크게 활용될 수 있어, 사용자가 가상 환경을 더욱 사실적으로 경험할 수 있게 하는 데 기여할 수 있음

- 기술이전을 통해 기대되는 성과는 다방면에 걸쳐 있음. 첫째, 기술 적용이 로봇의 기능성을 극대화하고, 인간과 유사한 촉각 반응을 가능하게 함으로써, 로봇이 보다 복잡하고 섬세한 작업을 수행할 수 있게 될 것임. 둘째, 이 기술은 산업 자동화 분야에서의 효율성을 향상시키고, 의료 분야에서는 보다 정밀한 수술이나 치료를 가능하게 하는 등 사회 전반에 긍정적인 영향을 미칠 것임. 셋째, 360도 촉각센서 기술의 확산은 관련 산업의 기술력을 향상시키고, 새로운 일자리 창출 및 경제적 이득을 가져올 것임. 마지막으로, 이 기술은 인간과 기계의 상호작용 방식을 재정의하고, 로봇이 일상 생활과 산업 환경에서 더욱 중요한 역할을 수행하게 될 것임