로봇공학 분야에서 실제 피부처럼 행동하는 인공 피부를 만드는 것은 많은 과학자들의 최근 연구에 지배적인 주제였다. 그들은 이 분야에서 큰 진전을 이루었지만, 피부의 핵심 능력 중 하나인 동시에 다양한 자극을 감지하는 능력에 여전히 어려움을 겪고 있다.
EPFL(스위스 연방 공과대학교) 공과대학의 재구성 로봇 연구소(RRL) 연구진은 구부러짐, 늘어남, 압축, 그리고 온도 변화와 같은 다양한 자극 조합을 색상을 통해 감지할 수 있는 센서를 개발했다고 IE지가 네이처 커뮤니케이션지를 인용하여 2일 보도했다.
이 발명품은 ChromoSense라고 불리며, 센서에 장착된 로봇에 어떤 자극이 발생하고 있는지 다른 LED 색상을 통해 전달한다.
RRL의 수석 연구원 제이미 파이크는 "세 가지 다른 맛의 슬러시를 세 개의 다른 빨대로 동시에 마시는 것을 상상해보라. 빨대를 구부리거나 비틀면 각 맛의 비율이 변한다. ChromoSense도 같은 원리를 사용한다. 이 센서는 색상 구역이 변형됨에 따라 빛이 통과하는 변화를 감지한다"고 설명했다.
파이크는 "소프트 로봇이 일상생활에서 우리를 더 잘 섬기기 위해서는 우리가 하는 일을 감지할 수 있어야 한다"고 덧붙였다.
ChromoSense는 환경을 즉각적으로 읽을 수 있게 해주며, 다양한 재료에 쉽게 통합될 수 있는 센서를 제공한다. 이 센서의 가장 주목할 만한 특징은 그것의 다재다능함이며, 파이크는 "우리의 기술을 사용하면 빛이 통과할 수 있는 한 어떤 것이든 센서가 될 수 있다"고 주장했다. 그러나 ChromoSense의 여러 자극을 동시에 느낄 수 있는 능력은 동시에 적용된 자극을 명확하게 식별하는 것이 어려울 수 있어 강점이자 약점이 될 수 있다.
센서는 아직 대량 생산을 위해 준비되지 않았으며, 파이크와 그의 동료들은 국지적으로 적용된 힘을 감지하는 기술을 향상시키는 방법과 재료가 형태를 변화할 때의 정확한 한계를 탐구하고 있다.
파이크는 "ChromoSense가 인기를 얻고 많은 사람들이 일반적인 로봇 감지 솔루션으로 사용하고 싶어한다면, 센서의 정보 밀도를 더욱 증가시키는 것이 정말 흥미로운 도전이 될 수 있다"고 설명했다.
이 기술의 미래 응용 분야에는 이동 보조용 외골격과 운동 기어 또는 의류가 포함될 수 있으며, 이는 착용자의 자세와 움직임에 대한 정보를 제공하는 데 사용될 수 있다.
[연구 요약]
인간의 피부는 여러 가지 물리적 자극을 정밀하게 감지하는 뛰어난 솜씨로 인해 주목받고 있다. 반면, 기계는 종종 제한된 자극을 감지하기 위해 수십 개의 독특한 센서로 구성된 감지 스위트를 갖추고 있다. 높은 자유도의 인간-로봇 인터페이스와 소프트 로봇 응용 분야는 간단하고, 일체감 있으며, 정보 밀도가 높은 감지 기술 부족으로 제한을 받고 있다. 생물학적 수준의 고유 감각에 다가가기 위해, 우리는 다방향 구부러짐, 압축, 늘어남, 온도 변화 및 이들의 조합을 해독할 수 있는 감지 기술을 제시한다. 이 다중 모드 변형 및 온도 센서는 기능성 염료로 도핑된 패턴이 있는 탄성체를 통해 빛이 이동할 때 그 색채와 강도를 활용한다. 변형과 온도 변화는 빛의 색채와 강도를 증가시켜, 순차적으로 결합된 자극 모드와 센서 출력 간의 일대일 매핑을 가능하게 한다. 우리는 센서의 작동 원리를 포괄적인 광-열-역학적 분석을 통해 연구했으며, 단일 감지 요소가 제공하는 정보 밀도는 풍부하고 다양한 인간-로봇 및 로봇-환경 상호작용을 해독하는 데 충분함을 발견했다.
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