한국과학기술원(KAIST) 박인규 교수 연구팀은 한국전자통신연구원(ETRI)과의 공동연구를 통해 기존 촉각 센서의 구조적 한계를 극복한 열 성형 기반 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 로봇이 물체를 잡거나 의료기기가 몸의 맥박을 감지할 때 쓰는 촉각 센서는 손끝처럼 ‘눌림’을 느끼는 기술이다. 고무나 실리콘처럼 늘렸다가 놓으면 다시 원래 모양으로 돌아오는 기존 연성 엘라스토머 기반 촉각 센서는 응답속도가 늦고 장기간 사용 시 재료가 변형되는 문제가 있다. 연구팀은 2차원 필름 위에 정밀하게 전극을 형성한 후 열과 압력을 가해 3차원 구조로 성형하는 방법으로 열 성형 촉각 센서를 개발했다. 센서 상부의 전극과 지지 다리 구조는 목적에 따라 기계적 물성을 자유자재로 조절할 수 있다. 지지 다리의 두께, 길이, 개수 등 미세한 구조 매개변수를 조정함으로써 센서의 영률(재료의 강성을 나타내는 지표)을 10Pa(파스칼)에서 1MPa(메가파스칼)까지 폭넓게 설정할 수 있다. 이는 피부, 근육, 힘줄 등의 생체조직과 유사한 수준이다. 개발한 센서는 가벼운 숨결까지 인식할 수 있을 정도로 민감도가 높고 응답속도도 0.1ms(밀리초·1천분의 1초) 수준으로 빠르다. 장기간
촉각은 환경과 접촉한 상태에 대한 풍부한 정보를 제공한다. 미지의 환경 속 로봇 애플리케이션에서는 특히 촉각이 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한편 일률적으로 촉각이라고 해도 다양한 성질의 정보가 포함되어 있어 로봇의 ‘촉각 정보’ 정의는 시각 정보에 비해 애매하다. 또한 촉각은 피부에 분포하는 감각이기 때문에 촉각을 모방한 센서 디바이스(촉각 센서)의 설계는 일반적으로 실장하는 로봇의 형상이나 기능에 따라 다르다. 물체의 파지나 조작을 목적으로 하는 로봇에서 촉각 센서는 주로 엔드 이펙터에 탑재되며, (1) 접촉이나 미끄러짐 발생과 같은 접촉 이벤트 검지, (2) 접촉 위치나 접촉력에 기초한 파지의 안정성 평가, (3) 접촉 위치·힘을 피드백하는 것에 의한 힘 제어, (4) 접촉을 통한 물체 특성의 인식·추정에 이용된다. 즉, 촉각 센서를 탑재한 엔드 이펙터는 목적하는 물리 작업을 하기 위한 반응기인 동시에 촉각 탐색(Tactile exploration)을 하기 위한 프로브이기도 하다. 촉각 센서의 설계나 실장에 있어서는 작업 능력과 지각 능력을 양립시키는 것이 중요하다. 촉각 센서의 검출 방식에는 저항식, 정전용량식, 광학식 등 여러 가지가 있는데,
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