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쥐 수염을 모델로 하는 수염 촉각 센서의 물체 표면 거칠기 구별에 관한 연구
Surface Roughness Discrimination with Whisker Tactile Sensors Modeling Rodent Whiskers 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어, v.47 no.4=no.334, 2010년, pp.55 - 60  

백승훈 (연세대학교 기계공학과) ,  김대은 (연세대학교 전기전자공학과)

초록
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설치류는 수염을 통해서 물체를 인식하는 능력을 갖추고 있다. 단연 설치류뿐만 아니라 많은 수의 포유류가 사물을 인식하는데 수염을 이용하지만 특히 설치류는 수염을 통해서 마이크로미터 단위의 표면의 거칠기 차이도 구별 할 수 있다. 설치류는 수염을 앞, 뒤로 능동적으로 움직이며 물체의 모양이나 표면의 거칠기, 패턴 따위를 판별한다. 실제 쥐 수염에는 수염뿌리 가까운 모낭 안에 수많은 신경이 모여 있어서 수염이 떨리거나 구부러질 때의 신호를 받아들인다. 쥐의 이러한 능력을 모방하여, 본 논문에서는 마이크로폰을 이용하여 쥐 수염 센서를 제작하고 제작한 수염 센서를 통해 물체 표면의 거칠기에 대한 정보를 얻고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Rodents can recognize objects by using their whiskers. Not only rodents but also mammals use their whiskers to recognize objects. However, rodents can discriminate surface roughness in micrometer resolution throughout their whisker sensing. Rats can distinguish an target object's shape, roughness an...

주제어

#Biomimetic Whiskers   #Biorobotics   #Tactile sensor   #Microphone sensor  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 연구의 하나로 쥐 수염을 모델로 하여, 마이크로폰을 이용한 수염 센서의 개발을 본 연구팀은 진행해왔다. 본 논문은 수염 센서를 통한 표면 거칠기, 패턴을 인지하는 방법을 소개한다.
  • 이와 같은 쥐 수염의 특징은 구조와 구현이 간단하여 센서로 개발할 수 있으며, 특히 이동 로봇과 같은 소형 로봇에 탑재하여 거리 특정과 물체의 모양을 구별하는 센서로 쓰기에 적합하다. 수염센서를 통해 들어오는 신호에서 쥐 수염자체의 고유진동수를 뺀 나머지 주파수 영역을 분석하여 물체 표면의 거칠기를 판별하는 연구를 진행하였다. 실홈을 통해 쥐 수염 센서로 물체를 판독하며 ㄴ대상물에 상관없이 쥐 수염 자체의 고유 진동수는 일정하게 나오지만 물체 표면의 거칠기에 따라 주파수 영역이 다르게 나오는 것을 알 수 있다.
  • 그에 대한 센서는 힘 센서, 스트레인 게이지 등을 통한 접촉이 대부분이었는데, 동물 수염을 모델로 하는 수염 센서 형태의  연구가 최근 관심 분야가 되고 있다. 이러한 연구의 하나로 쥐 수염을 모델로 하여, 마이크로폰을 이용한 수염 센서의 개발을 본 연구팀은 진행해왔다. 본 논문은 수염 센서를 통한 표면 거칠기, 패턴을 인지하는 방법을 소개한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
쥐 수염을 이용한 물체 인식 방법 중 능동적인 센싱 방법이란 무엇인가? 수염을 이용한 물체 인식 방법에는 수동적인 방법과 능동적인 방법이 있는데, 근육의 움직임으로 수염을 능동적으로 움직여 물체의 정보를 알아내는 방법이 능동적인 센싱(active sensing) 방법이다. 물체의 인식과 정보 습득을 위해서는 능동적인 센싱 방법이 우수한 효과를 보인다고 알려져 있다[2].
설치류는 어떤 능력을 소유하고 있는가? 설치류는 수염을 이용해 물체를 인식하고 구별하는 능력을 갖고 있다. 특히 쥐는 수염을 통하여 마이크로미터 단위의 표면의 거칠기 차이도 구별할 수 있다[1].
쥐가 가지고 있는 특징은 무엇인가? 설치류는 수염을 이용해 물체를 인식하고 구별하는 능력을 갖고 있다. 특히 쥐는 수염을 통하여 마이크로미터 단위의 표면의 거칠기 차이도 구별할 수 있다[1]. 쥐 수염의 특성을 이용한 촉각 센서 연구가 있어 왔는데[2~3], 쥐 수염을 모델로 한 센서를 통해 물체의 거리, 모양을 분별할 수 있고[2~3], 물체의 표면 패턴을 인식할 수 있음이 밝혀졌다[3].
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참고문헌 (6)

  1. G.E. Carvell, D.J. Simons, Biometric analyses of vibrissal tactile discrimination in the rat, The Journal of Neuroscience 10 (8) (1990) 2638-2648. 

    상세보기

  2. D. Kim, R. Moeller, "A biomimetic whisker for texture discrimination and distance estimation," From Animals to Animats 8, Proceedings of the International Conference on the Simulation of Adaptive Behavior, MIT Press, 2004, pp. 140-149 

  3. D. Kim, R. Moeller, "Biomimetic whiskers for shape recognition," Robotics and Autonomous System 55, 2007. pp 229-243 

    상세보기 crossref

  4. D. Kim and R. Moeller, "Passive Sensing and Active Sensing of a biomimetic whisker," Proceedings of Int. Conf. on the Simulation and Synthesis of Living Systems, pp. 282-288, MIT Press, 2006. 

  5. M. Fend, Whisker-based texture discrimination on a mobile robot, in: Proceedings of the European Conf. on Artificial Life, Springer Verlag, 2005, pp. 302-311. 

  6. 백승훈, 김대은, "쥐 수염 센서를 모델로 하는 수염 촉각 센서 연구", 로봇공학회 논문지 제4권 1호 (통권11호) pp.34-42, 2009. 

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