美 버팔로대 연구팀, 압력·미끄러짐 감지하는 전자섬유 'E-텍스타일' 개발

▲버팔로대 연구팀

로봇은 인간의 손처럼 섬세한 촉감을 갖추는 데 어려움을 겪어왔다. 물건을 떨어뜨리거나 너무 세게 쥐어 부수는 등, 정교한 파지가 필요한 작업에 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 로봇 과학자들은 오랫동안 촉각 센서를 개발했지만, 간단하고 비용 효율적인 해결책은 여전히 찾기 어려웠다.

​

미국 버팔로대 연구팀이 인간의 손처럼 물체의 압력과 미묘한 미끄러짐을 감지하는 새로운 전자 섬유 'E-텍스타일'를 개발했다. 이 기술은 지난달 30일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표됐다. (논문 제목:Slip-actuated bionic tactile sensing system with dynamic DC generator integrated E-textile for dexterous robotic manipulation)

▲ E-텍스타일 개념도

연구팀은 "이 기술은 제품 조립, 포장 등 인간과 로봇이 협력하는 다양한 제조 현장은 물론, 로봇 수술 도구와 의족의 성능을 향상시키는 데도 활용될 수 있다"고 설명했다.

​

개발된 센서는 매우 유연하고 민감하며, 물체가 미끄러지는 미묘한 움직임까지 감지하는 특별한 기능을 갖췄다. 연구팀은 "기계에 진정한 촉각과 그립감을 부여하는 것"이라며, "로봇과 보철물, 인간-기계 상호작용 시스템의 패러다임을 바꿀 획기적인 발견"이라고 강조했다.

​

연구팀은 이 센서를 3D 프린터로 제작한 로봇 손가락에 통합해 성능을 확인했다. 실험 결과, 로봇은 구리 조각이 손가락에서 미끄러지려는 것을 감지하고 즉시 힘을 조절해 단단히 쥐는 데 성공했다. 이는 센서의 응답 시간이 0.76~38밀리초로, 인간의 촉각 반응 시간(1~50밀리초)과 유사하기 때문에 가능했다.

​

이 센서의 핵심 원리는 '마찰전기 효과(triboelectric effect)'이다. 물체의 약간의 움직임이 두 물질 사이에 마찰을 일으키면 직류(DC) 전기가 생성되는 현상을 이용한 것이다. 연구팀은 이 센서가 로봇 손이 인간의 손처럼 작동하는 데 한 걸음 더 다가서게 하는 중요한 구성 요소라고 평가했다.

​

연구팀은 "센서의 반응이 매우 빠르며, 미끄러짐이 강하고 빠를수록 반응도 강해져 로봇 제어 알고리즘을 구축하기 쉽다"고 밝혔다. 연구팀은 앞으로 인공지능(AI)의 한 분야인 강화 학습 기술을 센싱 시스템에 접목해 로봇의 손재주를 더욱 향상시킬 계획이다.

​

저작권자 © 로봇신문 무단전재 및 재배포 금지