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유연한 로봇 손의 파지·조작동작을 실현하기 위한 탄성력 모델

전문가 제언: ○ 인간의 손가락은 모두 5자유도의 관절을 가지고 있어서 강력한 파지와 섬세한 조작이 가능하며, 특히 엄지손가락은 다른 집게손가락과 대비되어 안전하고 다양한 파지가 가능하도록 해준다.

○ 로봇 손가락의 설계도 이와 같이 작고 간단하며 높은 강성과 작업성 등 정교함이 요구되는데, 특히 파지(grasping) 동작이 중요해서 인간의 자연스러운 동작을 재현하려면 메커니즘의 적절한 조합과 알고리즘 개발이 필요하다.

– 현재 로봇 손가락은 정밀한 파지를 안정되게 하기 위해서 손가락 끝과 물체를 직각으로 해서 마찰력을 크게 하여 안정성을 높이고 손가락 표면을 사용해서 강력한 파지가 가능하도록 개발하는 추세인데, 이미 손끝의 파지와 조작을 위한 운동기구학과 역학 구조는 규명되어 있는 상태이다.

○ 이 논문에서는 기하학적 탄성력 모델에 고탄성 고분자재료인 엘라스토머(elastomer)가 가지는 물성을 감안한 기하학 및 재료학적 비선형성 탄성력모델을 개발하고 검증하는 과정을 소개하고 있다.

○ 엘라스토머는 인공근육에도 활용이 기대되는 재료로서 이를 손끝에 적용한 모델을 개발함으로서 한층 인간의 손가락에 가까운 형태의 구현이 가능해졌다고 보며, 나아가 유전체재료(dielectric elastomer)로서의 실용화도 앞두고 있다.

– 또한 적정한 크기와 방향의 힘으로 효율적인 파지와 조작을 하려면 센서에 의한 제어가 또한 필수적으로, 광 촉각 센서와 힘 센서로 구성된 광 촉각 센서의 융합시스템도 개발되고 있는데 어떻게 소형화 시켜서 로봇 손가락에 채택하느냐가 관건이 되고 있다.

○ 우리나라도 이미 모델알고리즘의 활발한 개발과 함께 로봇산업을 위해 정부에서도 국책과제로 육성하고 있어서 21세기의 미래형 산업으로 크게 기대되고 있다.

저자: Takahiro Inoue, Shinichi Hirai
자료유형: 학술정보