초록 ▼

1. 단계최종목표
지금까지 지능형 구조물에 적용된 광섬유 센서를 로봇이나 인공 피부 등과 같은 작지만 복잡한 구조물에 활용할 수 있는 기술 개발에 중점을 두고 있다. 따라서 인공 피부에 적합한 단위 광섬유 센서와 이를 활용한 어레이 센서 시스템을 연구 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 그리고 일반적으로 사용되고 있는 광섬유 장비들은 고가의 광 장비들로써 크기가 아주 커서 이동 시스템에 적용하기에는 부적합하다. 이를 실용화하기 위해서는 대체 신호처리 방법을 연구해야만 한다. 따라서 간단한 측정에도 적용할 수 있고 복잡한 로봇에

1. 단계최종목표
지금까지 지능형 구조물에 적용된 광섬유 센서를 로봇이나 인공 피부 등과 같은 작지만 복잡한 구조물에 활용할 수 있는 기술 개발에 중점을 두고 있다. 따라서 인공 피부에 적합한 단위 광섬유 센서와 이를 활용한 어레이 센서 시스템을 연구 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 그리고 일반적으로 사용되고 있는 광섬유 장비들은 고가의 광 장비들로써 크기가 아주 커서 이동 시스템에 적용하기에는 부적합하다. 이를 실용화하기 위해서는 대체 신호처리 방법을 연구해야만 한다. 따라서 간단한 측정에도 적용할 수 있고 복잡한 로봇에 쉽게 적용할 수 있는 간단한 신호 처리장치 구현도 연구에 포함하여 활용이 용이한 촉각 센서 시스템의 구현을 목표로 한다.
2. 개발내용 및 결과
먼저광섬유 브래그 격자를 이용한 다이아프램형 감지부를 가지는 단위 힘 센서와 교각형태의 감지부를 가지는 단위 힘 센서를 제작하여 그 성능을 평가하였다. 다이아프램형태의 감지부를 가지는 센서의 크기가 교각형태의 감지부를 가지는 센서보다 크기가 커서 광대역 촉감 센서에 적용에 용이하며, 이와는 반대로 교각형태의 감지부를 가지는 센서는 협대역 촉감 센서에 적용이 용이하다. 이를 이용하여 광대역용 3$\times$3 배열을 가지는 센서와 협대역용 3$\times$3 배열을 가지는 센서를 제작하였으며, 그 성능을 검증하였다. 각각의 센서들은 높은 분해능과 반복성을 가졌으며 적은 히스테리시스 오차를 가지는 것을 실험적으로 증명하였다. 하지만 다이아프램 감지부를 가지는 센서의 경우 실리콘 고무재질을 감지부에 적용하여 외부 하중에 따른 출력값의 변화가 선형적이지 못하다는 단점을 가지고 있다. 반면에 교각형태의 감지부를 가지는 센서의 경우 높은 선형성을 보여주고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
로봇 기술의 발전과 휴머노이드 로봇의 발전으로 인해 보다 인간답고 보다 인간의 감정을 쉽게 전달하고 받아들일 수 있는 매개체로 촉각센서는 각광을 받고 있다. 특히 제작된 유연한 센서의 경우에는 곡면과 같은 측정이 어려운 부분에서 측정 가능 하며, 배선이 간단하며 전자기파의 영향을 받지 않아 보다 많은 실험에 유용하게 활용될 수 있어 제품화되었을 경우 많은 수요가 있으리라 기대된다.
4. 적용분야
광섬유를 이용한 촉감 감지 시스템은 미소 힘 센서의 배열들로 이루어져 있기 때문에 미소 힘 센서들이 적용될 수 있는 부분이면 모든 곳에 적용될 수 있다. 최근 많이 각광을 받고 있는 의료 진단 장치와 스포츠 의학 및 용품 설계에 필요한 분포형 센서에 적용이 될 수 있으며, 광 통신 기술과의 융합으로 차세대 인터페이스 개발의 초석이 될 수 있는 기술이라고 할 수 있다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...5
• 제 1 절 연구배경...5
• 제 2 절 촉각센서...6
• 제 3 절 연구 목표 및 내용...8
• 제 2 장 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 측각 센서 시스템...10
• 제 1 절 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 촉각 센서용 단위 센서...10
• 제 2 절 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 광대역 촉각 센서...29
• 제 3 절 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 협대역 촉각 센서...33
• 제 3 장 결과 및 향후 계획...37
• 제 1 절 연구 결과 및 활용...37
• 제 2 절 향후 계획...38