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촉각 센서 제품개발경위와 앞으로의 전망

전문가 제언: ○ 촉각 센서형 촉감은 공업 제품 표면의 촉감 계측, 제품의 질감 계측, 촉진(觸診)의 자동화 등에 필요하다. 표면의 거칠기, 진동, 열효과, 접촉면적 등 다각적인 정보를 이용하여 능동적 센싱을 한다. 각종 공업 제품, 식품의 촉감에 대한 정량적 평가 등 그 이용 분야는 넓어서 앞으로 이 분야의 필요성은 더 증가할 것이다.

○ 종래의 촉각 센서는 접촉면 법선 방향의 힘을 검출하는 것이 주된 일이었다. 또한, 역각 센서는 힘을 6축 방향의 벡터량으로 계측할 수 있으나 분포하는 힘은 계측할 수 없었다. 그러나 보다 안정된 잡음, 보다 기묘한 조작을 하기 위해서는 손가락 끝 부분에서의 접선 방향력 검출 등 다방면력의 검출이 필요할 것으로 생각된다. 최근에 개발된 것으로는 분포하는 다방향력을 탄성체 변형으로부터 계측하는 방식이 있다.

○ 촉각 센서를 위한 트라이얼 키트(trial kit)는 KINOTEX 센서의 특성이나 기능을 간편하게 이해하는 것을 목적으로 개발한 키트로서 측정 범위(0.25~4(N))의 센서 패드를 채용하였다. USB로 일반적인 PC와 접속하고, 데모 소프트웨어를 이용하여 쉽게 압력을 계측할 수가 있었다.

○ 촉각 센서를 개발하면서 수감제로(Polyvinilidence Fluoride) 고분자 압전 필름을 사용하는데, 이는 유연한 기계적 특성을 가져 피부 표면의 측정에 적합하기 때문이다. 대상물을 누르는 것과 주사 속도를 일정하게 유지하고 표면을 차례로 누르며 지나가는데, 이때 얻어진 센서 출력으로 상호 처리하여 피부 성상을 계측한다.

○ MEMS의 종이접기 기술이 (주)국제 전기통신 기초기술 연구소(ATR)에 의해 개발되어 이들을 사용한 3차원 힘 벡터가 측정될 수 있는 촉각 센서이며, 수지 표면에 수직, 또는 수평 방향으로 힘이 걸리면 수지가 변형하고 이에 따라 입체 구조도 변형한다. 이 변형을 비틀림 저항의 조합에 의해 계측하고, 압력과 전단력의 계측이 가능한 유연한 피부를 모방한 촉각 센서가 실현될 것이다.

저자: Teruaki Azuma
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