초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 과제를 통해 다양한 환경에서의 적응성 및 인간과 로봇의 안전한 상호작용에는 한계가 있는 기존의 전통적인 로봇에서 벗어나 부드럽고 유연한 형태의 외골격 또는 구동기의 개발하여 안전한 풍선 형태의 inflatable 로봇으로 개발한다. 풍선형 로봇을 개발하는 과정을 통하여 새로운 형태의 로봇의 제조, 설계, 구동 및 제어에 관한 요소 기술들을 체계적으로 확립한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제의 목표대비 연구결과는 다음과 같다.
• 높은 payload를 견딜 수 있는 소프트 I

□ 연구개요
본 연구 과제를 통해 다양한 환경에서의 적응성 및 인간과 로봇의 안전한 상호작용에는 한계가 있는 기존의 전통적인 로봇에서 벗어나 부드럽고 유연한 형태의 외골격 또는 구동기의 개발하여 안전한 풍선 형태의 inflatable 로봇으로 개발한다. 풍선형 로봇을 개발하는 과정을 통하여 새로운 형태의 로봇의 제조, 설계, 구동 및 제어에 관한 요소 기술들을 체계적으로 확립한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제의 목표대비 연구결과는 다음과 같다.
• 높은 payload를 견딜 수 있는 소프트 Inflatable 로봇을 위한 필름 재료 분석 및 특성맵 확립 → 높은 인장강도와 큰 영률 및 인성 등 우수한 기계적 성질을 가진 열가소성 재료인 LDPE를 선정
• Inflatable 재료 패터닝 공정 정리 및 분석 (Heat press, Laser welding) → LDPE의 두께에 따른 Laser welding 접합 조건 최적화
• 매커니즘 요소별 2차원 패턴 설계 → Inflatable body의 패턴 형상 및 크기별 initial angle 및 stiffness 특성 조사
• 2차원 평면설계를 통한 3차원 Inflatable 로봇 모핑 설계 요소맵 확립 → 패턴 형상 및 크기별 initial angle 및 stiffness를 이용한 3차원 inflatable 설계 요소맵 수립
• Inflatable membrane 재료 패터닝 공정 확립 → 열가소성 재료의 laser welding 공정 수립 및 laser 최적 접합 조건 수립
• Soft inflatable 로봇 구동기의 1 kW/kg 파워 밀도 이상의 구동 성능 확립 → 프로토타입의 파워 밀도 1.548 kW/kg (>1 kW/kg) 달성

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구과제에서는 소프트 로봇 등 새롭게 대두되는 분야의 기초 연구를 통해 1차년에는 필름 재료 분석 및 특성맵 확립, 제조 공정 등 원천기술 확보하였고, 2차년에는 메커니즘 요소 별 2차원 패턴 설계 및 특성 조사, 공압 소프트 구동기 설계 및 프로토타입 제작, 성능 분석을 통해 그리퍼, 로봇 관절 등 특정 기능을 수행하는 인간 친화적 로봇 기술 요소를 개발하였다.
본 연구 과제를 통해 확립된 기술들은 기존의 견고하며 단단한 재질인 금속 위주의 로봇 시스템이 가진 한계점을 극복하여, 기존의 제작 공정과 로봇 개념을 바꿈으로써 로봇의 대중화 및 일반화야 기여할 것을 기대한다. 또한, 부드럽고, 초경량, 고동력 재료의 안정성을 기반으로 다양한 적응형 모바일 로봇으로 응용되어 인간-로봇 공존형 소프트 로봇, 수술용 로봇 등 분야에도 활용될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구 개발의 목적 ... 4
• 2) 필요성 및 범위 ... 4
• 3) 최종 목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1) 차세대 원천 기술 확보 ... 13
• 2) 4차 산업의 새로운 패러다임 견인 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 인간-로봇 공존형 소프트 로봇 ... 13
• 2) 의료용 로봇 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 23