초록 ▼

□ 연구개요
● 착용형 시스템은 사용자가 신체에 착용하는 시스템으로, 인간과 기계 사이의 직관적이고 물리적인 상호작용을 위해 활발한 연구가 진행되고 있음.
● 기존 외골격 시스템은 무겁고 불편하여 일상 생활에서 사용되기 어려웠음.
● 따라서, 가볍고 부드러우며, 힘뿐만 아니라 진동, 열 등의 다양한 감각을 전달할 수 있는 착용형 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되었음.
● 그러나, 기존 시스템은 구동기와 센서를 개별적으로 조립하여 시스템 소형화, 제작 용이성, 확장성, 착용성 및 편의성이 매우 제한적임.

□ 연구개요
● 착용형 시스템은 사용자가 신체에 착용하는 시스템으로, 인간과 기계 사이의 직관적이고 물리적인 상호작용을 위해 활발한 연구가 진행되고 있음.
● 기존 외골격 시스템은 무겁고 불편하여 일상 생활에서 사용되기 어려웠음.
● 따라서, 가볍고 부드러우며, 힘뿐만 아니라 진동, 열 등의 다양한 감각을 전달할 수 있는 착용형 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되었음.
● 그러나, 기존 시스템은 구동기와 센서를 개별적으로 조립하여 시스템 소형화, 제작 용이성, 확장성, 착용성 및 편의성이 매우 제한적임.
● 본 연구는 이를 극복하기 위해서 완전 통합형 햅틱 수트를 개발하고자 1) 액체 금속 프린팅 기반 스마트 패브릭 제조 기술 개발 및 오리가미 구동기를 이용한 스마트 패브릭 구동 기술 개발, 2) 스마트 패브릭 기반 움직임 측정, 역감 및 열감 등의 햅틱 구현과 전자부품 구동 기술 개발, 3) 스마트 패브릭 기반 완전 통합형 햅틱 수트 제작 및 원격 로봇 조종, 가상현실 인터페이스로의 적용을 통한 햅틱 수트의 성능 검증을 수행하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 액체 금속 프린팅 기반 스마트 패브릭 제조 기술 개발 및 오리가미 구동기를 이용한 스마트 패브릭 구동 기술 개발
● 액체 금속 프린팅 기반 신축성 전도성 경로 형성 기술 개발.
● 패브릭 타입 오리가미 일체 제작 기술 개발.
● 신축성 소자를 위한 액체 금속 도선의 인장 시 저항 변화 모델 도출.
● 액체 금속 프린팅 기반 소프트 센서의 수명 모델 도출.
● 액체 금속 프린팅 기반 원단 결합형 센서 개발.
● 액체 금속 프린팅 기반 마찰 전하를 이용한 자가발전 접촉 센서 개발.
● 정전식 터치 센서 개발.
2) 스마트 패브릭 기반 움직임 측정, 역감 및 열감 등의 햅틱 구현과 전자부품 구동 기술 개발
● 인장 시 저항 변화에 둔감한 신축성 히터 개발.
● 정전기력을 이용한 촉감 전달용 압출 구동 기술 개발.
● 입자 재밍과 체인 구조를 결합한 하이브리드 재밍 기반 가변강성 기술 개발.
● 냉감 전달을 위한 착용형 신축성 냉각 소자 개발.
● 움직임 인식을 위한 머신러닝 알고리즘 개발.
● 소프트 센서 장갑과 비전 센서를 이용한 수화 문장 인식 모델 개발.
3) 스마트 패브릭 기반 완전 통합형 햅틱 수트 제작 및 원격 로봇 조종, 가상현실 인터페이스로의 적용을 통한 햅틱 수트의 성능 검증
● AR 기반 사용자 움직임 입력 기술 개발.
● 소프트 센서 내장형 하이브리드 그리퍼를 이용한 물체 파지 성능 측정.
● 접착 제어가 가능한 게코 모사형 손끝 구조를 활용한 다관절 그리퍼 개발.
● 액체 금속 센서, 히터, 도선이 적용된 열감 및 촉감 구현 햅틱 장갑 개발.
● 액체 금속 프린팅 기반 센서에 인공신경망을 적용한 소프트 센서 수트 연구.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
● 로봇 연구는 ‘인간을 대신할 수 있는 로봇’에서 ‘인간과 함께하는 로봇’으로 패러다임이 변화하고 있는데, 본 연구는 로봇과 인간의 간극을 한 단계 줄일 수 있는, 창의적 인간-로봇 상호작용 시스템에 대한 연구임.
● 본 연구는 기존의 착용형 시스템이 ‘로봇’의 관점에서 개발되어 센서, 구동기 등을 신체에 부착하려는 연구에서 벗어나, ‘인간’의 관점에서 착용이 편리한 소프트 구조에 센싱, 실감 전달 요소들을 모두 넣을 수 있는 종합적인 제작 기술 개발을 기반으로 완전 통합형 햅틱수트의 개발은 물론 실제 원격 조종, 가상 현실 인터페이스로 적용하여 기존 착용형 시스템이 갖는 한계를 극복하고 다양한 분야에 넓게 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
● 본 연구는 기존의 로봇 연구에 소프트 재료를 사용하는 신소재공학, 동작 인식을 위한 머신 러닝을 사용하는 컴퓨터 공학 등을 통합한 다학제 연구라고 할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 액체 금속 프린팅 기반 스마트 패브릭 제조 기술 개발 및 오리가미 구동기를 이용한 스마트 패브릭 구동 기술 개발 ... 4
• 2) 스마트 패브릭 기반 움직임 측정, 역감 및 열감 등의 햅틱 구현과 전자부품 구동 기술 개발 ... 6
• 3) 스마트 패브릭 기반 완전 통합형 햅틱 수트 제작 및 원격 로봇 조종, 가상현실 인터페이스로의 적용을 통한 햅틱 수트의 성능 검증 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 1) 과학·기술적 측면 ... 14
• 2) 사회·경제적 측면 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 1) 성과 관리 추진체계 ... 15
• 2) 연구개발성과의 활용방안 ... 15
• 3) 추가연구의 필요성 ... 15
• 4) 타 연구에의 응용 ... 16
• 5) 기술이전 예상 결과물 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 39