초록 ▼

□ 연구개요
기존의 로봇은 정밀한 제어가 가능하고 강도 높은 하중을 견디며 대량의 어려운 일을 할 수 있지만 정해진 환경 안에서만 구동이 되며 충격, 낙하 등에 대한 내구성이 낮다는 단점이 있다. 또한, 상대적으로 고가의 비용이 요구되며 고도의 운용기술을 필요로 한다.
이에 비해, Soft 로봇은 단순한 제어만으로 다양한 환경에서 구동이 가능하고 정밀하게 가공할 필요가 없으며 기존 로봇보다 가벼운 무게로 인해 경제성을 가진다.
본 연구에서는 Soft 로봇과 Rigid 로봇의 장단점을 보완하여 유연재료를 이용한 센서,

□ 연구개요
기존의 로봇은 정밀한 제어가 가능하고 강도 높은 하중을 견디며 대량의 어려운 일을 할 수 있지만 정해진 환경 안에서만 구동이 되며 충격, 낙하 등에 대한 내구성이 낮다는 단점이 있다. 또한, 상대적으로 고가의 비용이 요구되며 고도의 운용기술을 필요로 한다.
이에 비해, Soft 로봇은 단순한 제어만으로 다양한 환경에서 구동이 가능하고 정밀하게 가공할 필요가 없으며 기존 로봇보다 가벼운 무게로 인해 경제성을 가진다.
본 연구에서는 Soft 로봇과 Rigid 로봇의 장단점을 보완하여 유연재료를 이용한 센서, 액추에이터 및 메커니즘을 설계하고, 다양한 목적에 폭넓은 적용이 가능하고 전장부품 조립이 가능한 하이브리드 로봇 Gripper를 개발하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 유연한 재료를 기반으로 하는 Soft 로봇 메커니즘 설계기술과 기존의 Rigid Robot 설계 개념의 융합을 통해 두 가지의 다른 로봇 설계 Paradigm의 장점을 동시에 지니면서 비교적 간단한 제어만으로 난이도 있는 작업을 수행 할 수 있는 기계구조의 Embedded Intelligence Soft Robot 기반 Hybrid Gripper 설계 및 제작 기술을 연구하는 것을 최종 목적으로 한다. 본 연구의 결과를 이용하여 유연한 전자부품 또는 섬세한 전장부품 조립 자동화의 기반 기술을 확보에 기여할 수 있다.
Soft sensor 연구를 통해, Soft Sensor로 동적 그리고 정적 압력을 모두 측정할 수 있음을 확인하였고 신호처리를 통해 외란과 오판을 제거할 수 있는 미끄럼 감지센서를 개발하였다. 그리고 신호 수집과 처리회로를 간소화함으로써 센서의 범용성을 높였다.
Soft Actuator로는 고출력을 낼 수 있는 인공근육을 제작하였고 인공근육 내에 자체 변위 센서를 내장하였다. 이후, Actuator의 효율을 높이기 위해 복수 개의 인공 근육을 다발로 묶는 형태의 모듈을 개발하였고 묶는 과정으로 인해 인공 근육 간에 발생하는 간섭 문제를 시뮬레이션을 통한 파라메터 스터디를 진행하여 보완하는 작업을 수행하였다.
Rigid한 구조와 soft한 구조의 Gripper를 모두 제작한 경험을 바탕으로, 하이브리드 Gripper는 총 3단계를 거쳐 최종 구조를 결정하고 최적화를 진행하였다. 모델링을 베이스로 시뮬레이션과 실제 구동을 비교하며 Gripper를 개선하는 작업을 수행했다.
유연 센서, 공압 엑추에이터, 하이브리드 그리퍼 각각을 Modeling & Simulation을 통해 시스템 성능을 검증하였다. 추가적으로, 전장 부품과 범용성을 가지는 물체를 Inserting & Picking하는 실험을 통해 Gripper를 검증하였고 실제 커버할 수 있는 조립 오차범위까지 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
전장 조립 공정은 기존 Rigid Robot으로는 해결이 어려운 높은 수준의 정밀성이 요구되기도 하고 고가의 장비로 인해 비용측면에서도 문제가 되기 때문에 인력을 로봇으로 완전히 대체할 수 없다. 이러한 필수적인 인력을 하이브리드 Gripper로 대체하여 조립공정을 자동화하는 것이 가능하며, 이를 통해 생산력을 증대시키고 인건비를 절감할 뿐 아니라 기존 로봇의 한계를 극복하여 다양한 기능을 수행할 수 있다.
높은 가격으로 인해 생긴 로봇에 대한 높은 진입 장벽은 단순한 시스템을 요구하는 저가의 하이브리드 Gripper로 낮아질 것이며, 이에 따라 로봇의 보급률도 증가할 것으로 예상할 수 있다. 극히 정밀한 작업은 어렵지만, 시스템이 지닌 경제성 등의 장점만으로도 소규모 산업현장, 극한 환경 등에서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 개발배경 ... 5
• (2) 기술개발의 필요성 ... 6
• (3) 최종 목표 ... 6
• (4) 요소 기술 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 38