초록 ▼

□ 연구내용
○ 목적: 인간과 로봇의 안전을 보장하며 인간을 물리적으로 지원 할 수 있는 케어로봇 개발을 위한 소프트 로보틱스 기반 기술 개발
○ 소프트 액추에이션 기술 개발
- 액체/고체 전해질 내 활용할 수 있는 고성능/고효율 전기화학 구동 코루구조기반 섬유형 인공근육 개발
- 소프트 텐던 엑추에이션의 소프트 엔드이펙터(꼬리) 구동 연구
○ 소프트 촉각센서 기술 개발
- 소프트 로봇 외피 모듈의 제조공정 최적화
- 섬유형 대면적 촉각센서 적용 외피 및 동적촉각 인지 기술개발
- 영상/광

□ 연구내용
○ 목적: 인간과 로봇의 안전을 보장하며 인간을 물리적으로 지원 할 수 있는 케어로봇 개발을 위한 소프트 로보틱스 기반 기술 개발
○ 소프트 액추에이션 기술 개발
- 액체/고체 전해질 내 활용할 수 있는 고성능/고효율 전기화학 구동 코루구조기반 섬유형 인공근육 개발
- 소프트 텐던 엑추에이션의 소프트 엔드이펙터(꼬리) 구동 연구
○ 소프트 촉각센서 기술 개발
- 소프트 로봇 외피 모듈의 제조공정 최적화
- 섬유형 대면적 촉각센서 적용 외피 및 동적촉각 인지 기술개발
- 영상/광량 기반 소프트 촉각센서 알고리즘 성능 고도화
- 소프트 촉각센서 생체신호(맥박) 검출 알고리즘 성능 개선
- 고민감 소프트 촉각센서의 모듈 제작 및 어플리케이션 적용
○ 케어로봇 플랫폼 개발
- 케어로봇을 위한 소프트 로봇핸드 개발
- 요소기술 융합을 통한 검증

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 세계에서 가장 우수한 효율을 가지는 전기화학 구동 코루구조기반 인공근육 개발
- 소프트 텐던 엑추에이션을 적용한 소프트 엔드이펙터 구동 개발
- FEM 시뮬레이션 특성분석을 통한 엑소수트 기능 및 착용감 개선
- 로봇 외피/내피 시제품 제작 및 곡면/탄성소재 동적촉각 인지기술 개발
- 광학(영상, 광량) 기반 소프트 촉각센서의 성능 고도화를 통한 실용화 기반 마련 및 응용 범위 확대
- 고민감도 센서를 활용하여 로봇손가락 및 쿠션형 로봇에 적용한 뒤 출력 특성 확인
- 쿠션형 케어로봇에 텐던액추에이터, 섬유형 대면적 촉각센서, 영상기반 소프트 촉각센서, 고민감 촉각센서 기술 융합을 통하여 실용성 확인
○ 정량적 성과
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
◦ 전기화학 구동 섬유형 인공근육의 섬유 제조 원천기술 확보와 인공근육 성능 향상을 위한 나노 구조체 개발 및 구동ㆍ제어 기술 확보
◦ 외부 및 사용자와 유연하게 상호작용할 수 있는 케어로봇용 소프트 텐던엑추에이션 및 유연한 꼬리 개발
◦ 근로자의 자세 보조를 통해 근골격계 부상 방지가 가능한 엑소수트 시제품 제작 및 실험을 통한 검증
◦ 섬유기반 외피 및 촉각센서
- 곡면/탄성소재의 로봇 외피에 섬유형 촉각센서를 임베디드하여 동적촉각을 인지하는 기술은 구글 자카드 프로젝트(웨어러블 섬유 터치센서)에 대응 가능한 수준
◦ 광학기반 촉각센서는 기존 센서와는 달리 쉽게 구할 수 있는 소재나 부품을 활용함으로써 저가로 다양한 형태의 유연촉각센서를 구현 가능
ㅇ 관절부 부착용 고민감도 촉각센서 제작 및 유연 스트레스/ 촉각센서의 최적 구조 설계
- 센서 신호 인식 및 신호 처리 기술을 통하여 힘의 크기에 따라 선형적으로 변화하는 센서 개발
◦ 외력의 영향을 받지 않는 높은 자유도의 연속체 로봇 개발
◦ 케어로봇을 위한 소프트 센서의 테스트 플랫폼으로 사용될 수 있는 경량-고자 유도 로봇핸드 개발

□ 성과활용 계획
◦ 포유류의 근육보다 80배 이상 우수한 섬유형 인공근육 기초 연구는 엑소스켈레탈, 의료, 마이크로 로봇, 미세유체 제어 등의 산업에 활용
◦ 인간과 물리적인 상호작용을 필요로하는 반려로봇, 간병로봇, 협동로봇 및 재활로봇에 활용 가능함
◦ 산업 근로자 혹은 군인 등 육체적 작업을 많이 하는 작업자의 허리 자세보조 및 근력보조를 지원할 수 있음
◦ 섬유기반 외피 및 촉각센서기술이 Twinery(스리랑카)로부터 “Arm lymph massage sleeve” 민간수탁과제 제안
◦ 사람과 로봇의 물리적 상호작용(pHRI)를 위한 힘/압력 검출, 의도 파악, 충돌 감지용 센서로 활용, VR/AR 및 게임과 같은 실감형 콘텐츠를 위한 Human-Machine Interface로 활용 가능
◦ 로봇의 인공 피부 및 저전력 센서로 사용
- 전기를 생산하며, 민감한 센싱 특성을 가짐으로써, 로봇의 인공 피부 및 저전력 센서로 사용 가능 할 것으로 보임
◦ 과 구속 연속체 로봇 관절의 케이블 메커니즘은 침습형 수술이나 배관 탐사로봇 등 공간이 제한되어 정교한 작업이 필요한 곳에 활용 가능
◦ 개발된 경량-고자유도 로봇핸드는 케어로봇 및 고기능 로봇의수 등 의료/재활 로봇에 활용 가능
◦ 확보된 기반기술을 바탕으로 ‘22년 정부수탁과제 선정(2건) 및 ’23년 신규과제 기획(2건)

(출처 : 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기본사업 연구보고서 ... 3
• 기본사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 7
• 제 1 장 개 요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 8
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 9
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 14
• 제 2 절 당해연도 연구개발 내용 ... 16
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 44
• 제 3 장 연구성과 활용 방안 ... 50
• 제 1 절 연구성과 활용·확산계획 ... 50
• 제 2 절 기대효과 ... 51
• 제 4 장 차년도 사업추진계획 ... 53
• 제 1 절 차년도 사업추진 내용 ... 53
• 제 2 절 차년도 세부 연구분야(Spec) ... 58
• 제 5 장 참고문헌 ... 61
• 끝페이지 ... 62