휴머노이드 시대를 열어줄 키워드, 촉각센서
인간처럼 느끼고 행동하는 휴머노이드 시대가 열리고 있다. 보다 더 완벽한 휴머노이드를 구현하기 위해서는 여러 가지 난제를 풀어야 하는데, 그 중 하나는 감각기능 및 인식기능을 인간에 가깝게 향상시키는 것이다.
머지않아 사람처럼 촉감을 느낄 수 있는 로봇이 실현될 수 있을 전망이다. ETRI가 세계 최초로 개발한 투명유연 촉각센서 때문이다.
말 그대로 휘거나 말아도 되는 얇고 투명한 촉각센서로, 누르면 얼마만큼의 힘이 작용했는지도 측정된다.
촉각센서를 실제로 적용하기 위해서는 안정적인 신호와 빠른 반응속도, 높은 광투과도, 우수한 시인성이 확보돼야 하며, 굽혀도 정상 작동하도록 만들어야 한다.
인간처럼 느끼고 행동하는 휴머노이드 시대가 열리고 있다. 보다 더 완벽한 휴머노이드를 구현하기 위해서는 여러 가지 난제를 풀어야 하는데, 그 중 하나는 감각기능 및 인식기능을 인간에 가깝게 향상시키는 것이다.
머지않아 사람처럼 촉감을 느낄 수 있는 로봇이 실현될 수 있을 전망이다. ETRI가 세계 최초로 개발한 투명유연 촉각센서 때문이다.
말 그대로 휘거나 말아도 되는 얇고 투명한 촉각센서로, 누르면 얼마만큼의 힘이 작용했는지도 측정된다.
촉각센서를 실제로 적용하기 위해서는 안정적인 신호와 빠른 반응속도, 높은 광투과도, 우수한 시인성이 확보돼야 하며, 굽혀도 정상 작동하도록 만들어야 한다.
세계 최고 성능의 촉각센서 개발
연구진은 광섬유가 휘어지더라도 빛을 손실 없이 전달하는 특성(빛을 비추면 전반사를 일으켜 빛이 밖으로 새어나가지 않음)에 착안해 광섬유를 활용한 촉각센서를 구상하여 투명한 폴리머 필름 내에 눈에 보이지 않는 광도파로(빛이 지나가는 길)를 만들어 필름 외부에 접촉이 가해지면 빛이 지나가는 경로가 바뀌는 원리를 이용해 이를 구현해냈다. 개발된 센서는 두께 50㎛의 얇고 투명한 필름형태이며, 27개의 개별적으로 측정되는 센싱부를 가진다.
본 기술은 투명한 비닐처럼 접촉부위에 전기전자적 요소가 전혀 없어, 센서를 구부리거나 비틀더라도 신호에 영향을 주지 않는다.
또한 두께가 머리카락보다 가늘고 유연성이 좋아서, 아무데나 쉽게 붙일 수 있는 특징이 있다. 따라서 딱딱하고 평평한 면뿐만 아니라, 부드러운 곡면에도 쉽게 부착할 수 있으며 피부에 직접 부착할 수도 있다.
특정 부위를 누를 경우에만 반응하되 볼펜심 수준의 반지름 1.5mm 막대에 감긴 상태에서도 정상 동작하며, 심지어 물속에서도 이상 없이 반응한다. 즉 센싱부위에 전기전자적 요소가 전혀 없어 물에 의한 영향 없이 정상동작이 가능하다. 여러 점을 동시에 손가락으로 누를 때도 누르는 위치와 힘의 세기를 동시에 측정하는 멀티터치 인식도 가능하다.
연구진은 광섬유가 휘어지더라도 빛을 손실 없이 전달하는 특성(빛을 비추면 전반사를 일으켜 빛이 밖으로 새어나가지 않음)에 착안해 광섬유를 활용한 촉각센서를 구상하여 투명한 폴리머 필름 내에 눈에 보이지 않는 광도파로(빛이 지나가는 길)를 만들어 필름 외부에 접촉이 가해지면 빛이 지나가는 경로가 바뀌는 원리를 이용해 이를 구현해냈다. 개발된 센서는 두께 50㎛의 얇고 투명한 필름형태이며, 27개의 개별적으로 측정되는 센싱부를 가진다.
본 기술은 투명한 비닐처럼 접촉부위에 전기전자적 요소가 전혀 없어, 센서를 구부리거나 비틀더라도 신호에 영향을 주지 않는다.
또한 두께가 머리카락보다 가늘고 유연성이 좋아서, 아무데나 쉽게 붙일 수 있는 특징이 있다. 따라서 딱딱하고 평평한 면뿐만 아니라, 부드러운 곡면에도 쉽게 부착할 수 있으며 피부에 직접 부착할 수도 있다.
특정 부위를 누를 경우에만 반응하되 볼펜심 수준의 반지름 1.5mm 막대에 감긴 상태에서도 정상 동작하며, 심지어 물속에서도 이상 없이 반응한다. 즉 센싱부위에 전기전자적 요소가 전혀 없어 물에 의한 영향 없이 정상동작이 가능하다. 여러 점을 동시에 손가락으로 누를 때도 누르는 위치와 힘의 세기를 동시에 측정하는 멀티터치 인식도 가능하다.
터치스크린, 인공피부 등 활용범위 넓어
이러한 특성들로 인하여 휘거나 둘둘 말 수 있는 플렉시블 디스플레이 기기의 터치스크린으로 사용하기에 매우 적합하며, 스마트폰에 적용할 경우 터치감은 물론 힘의 세기까지 인식할 수 있어 쌍기역 입력시 힘의 세기로 선택 가능하고, 붓으로 그리듯 필체 인식도 가능할 것으로 보인다. 특히 착용하거나 입을 수 있는 웨어러블 기기에 부착하기에도 용이해 인공피부와 같은 센서로 활용할 수도 있다. 특히 본 기술을 로봇의 인공피부로 적용할 경우, 표면의 특성까지 느끼면서 섬세한 힘 조절이 가능한 로봇 손을 만드는 것도 가능하다. 이뿐만이 아니다. 본 기술을 게임에 적용할 경우, 실제와 같이 브레이크를 밟는 장면이나 가속기를 밟을 때 세기조절이 가능하고, 두드리는 세기에 따라 소리의 크기가 달라지는 악기 연주에도 응용이 가능하다.
한편 ETRI는 본 연구와 관련하여 『투명하고 유연한 압력분포 센서 기술』 등 8건의 국내·외 특허를 출원했으며, 3건의 우수국제학술지 논문도 발표했다. 또한 지난달에는 관련분야 최고 권위 학술지 중 하나인 『어드밴스드 머티어리얼스(Advanced Materials)』 온라인판에 게재 되었으며, 오는 7월호 표지논문으로 출판될 예정이다.
본 연구는 미래창조과학부 연구사업과 ETRI 창의연구실사업 지원으로 소재개발, 설계, 구현, 시험검증의 전 과정을 ETRI가 독자적으로 수행하였다.
ETRI는 본 기술을 디스플레이 관련 업체나 필름형 압력센서 관련 업체 등에 기술이전 한다는 계획이며, 산업체와 협력을 통해 향후 2년 내 상용화를 내다보고 있다.
본 연구는 전자공학, 기계공학, 광학, 재료공학 등 다양한 분야 전문가들의 아이디어를 융합함으로써 이뤄낸 창의적인 연구성과로, 로봇·모바일·디스플레이 등 다양한 분야에 있어 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대된다.
이러한 특성들로 인하여 휘거나 둘둘 말 수 있는 플렉시블 디스플레이 기기의 터치스크린으로 사용하기에 매우 적합하며, 스마트폰에 적용할 경우 터치감은 물론 힘의 세기까지 인식할 수 있어 쌍기역 입력시 힘의 세기로 선택 가능하고, 붓으로 그리듯 필체 인식도 가능할 것으로 보인다. 특히 착용하거나 입을 수 있는 웨어러블 기기에 부착하기에도 용이해 인공피부와 같은 센서로 활용할 수도 있다. 특히 본 기술을 로봇의 인공피부로 적용할 경우, 표면의 특성까지 느끼면서 섬세한 힘 조절이 가능한 로봇 손을 만드는 것도 가능하다. 이뿐만이 아니다. 본 기술을 게임에 적용할 경우, 실제와 같이 브레이크를 밟는 장면이나 가속기를 밟을 때 세기조절이 가능하고, 두드리는 세기에 따라 소리의 크기가 달라지는 악기 연주에도 응용이 가능하다.
한편 ETRI는 본 연구와 관련하여 『투명하고 유연한 압력분포 센서 기술』 등 8건의 국내·외 특허를 출원했으며, 3건의 우수국제학술지 논문도 발표했다. 또한 지난달에는 관련분야 최고 권위 학술지 중 하나인 『어드밴스드 머티어리얼스(Advanced Materials)』 온라인판에 게재 되었으며, 오는 7월호 표지논문으로 출판될 예정이다.
본 연구는 미래창조과학부 연구사업과 ETRI 창의연구실사업 지원으로 소재개발, 설계, 구현, 시험검증의 전 과정을 ETRI가 독자적으로 수행하였다.
ETRI는 본 기술을 디스플레이 관련 업체나 필름형 압력센서 관련 업체 등에 기술이전 한다는 계획이며, 산업체와 협력을 통해 향후 2년 내 상용화를 내다보고 있다.
본 연구는 전자공학, 기계공학, 광학, 재료공학 등 다양한 분야 전문가들의 아이디어를 융합함으로써 이뤄낸 창의적인 연구성과로, 로봇·모바일·디스플레이 등 다양한 분야에 있어 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대된다.
