3D 프린터가 로봇에게 부드러운 터치를 주는 방법

부드러운 피부 덮개와 터치 센서는 인간 상호 작용에 더 안전하고 직관적이지만 비용이 많이 들고 만들기 어려운 로봇의 유망한 기능으로 부상했습니다. 최근 연구에 따르면 열가소성 우레탄으로 만든 센서 역할을 하는 부드러운 피부 패드를 3D 프린터를 사용하여 효율적으로 제조할 수 있음이 입증되었습니다.

김주형 전기컴퓨터공학과 교수는 “로봇 하드웨어는 큰 힘과 토크를 수반할 수 있기 때문에 인간과 직접 상호작용하거나 인간 환경에서 사용되려면 상당히 안전하게 제작되어야 한다”고 말했다. 일리노이대학교 어바나-샴페인 캠퍼스. “부드러운 피부는 기계적 안전 준수와 촉각 감지 모두에 사용될 수 있기 때문에 이와 관련하여 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

IEEE Transactions on Robotics 저널에 보고된 바와 같이, 3D 프린팅된 패드는 로봇 팔의 부드러운 피부와 압력 기반 기계 센서의 기능을 모두 수행합니다. 패드에는 밀폐된 씰이 있으며 압력 센서에 연결됩니다. 압착된 풍선처럼 패드가 무언가에 닿으면 변형되고 변위된 공기가 압력 센서를 활성화합니다.

김 교수는 “촉각 로봇 센서는 일반적으로 매우 복잡한 전자 장치 배열을 포함하고 가격이 비싸지만 기능적이고 내구성이 뛰어난 대안을 매우 저렴하게 만들 수 있다는 것을 보여주었다. 게다가 3D 프린터를 다시 프로그래밍하는 문제이기 때문에 동일한 기술을 다양한 로봇 시스템에 맞게 쉽게 맞춤화할 수 있습니다.”

연구원들은 이 기능이 안전을 위해 자연스럽게 사용될 수 있음을 시연했습니다. 패드가 관절과 같은 위험한 영역 근처에 있는 물체를 감지하면 팔이 자동으로 멈춥니다. 또한 로봇이 터치와 탭을 지침으로 해석하여 작동 기능에 사용할 수도 있습니다.

3D 프린팅 부품은 제조가 비교적 간단하고 저렴하기 때문에 새로운 로봇 시스템에 쉽게 적용하고 교체할 수 있습니다. Kim은 이 기능이 부품 청소 및 유지 관리 비용이 많이 들거나 실행 불가능한 응용 분야에서 바람직하다고 지적했습니다.

“병원 환경을 돕기 위해 부드러운 피부를 가진 로봇을 사용하고 싶다고 상상해 보십시오.”라고 그는 말했습니다. “정기적으로 소독하거나 피부를 정기적으로 교체해야 합니다. 어느 쪽이든 비용이 많이 듭니다. 하지만 3D 프린팅은 확장성이 매우 뛰어난 프로세스이므로 교체 가능한 부품을 저렴하게 제작하고 쉽게 끼우고 뺄 수 있습니다. 로봇 몸.”

새로운 패드가 제공하는 것과 같은 촉각 입력은 로봇 감지 및 제어 분야에서 상대적으로 탐구되지 않은 측면입니다. Kim은 이 새로운 제조 기술의 용이성이 더 많은 관심을 불러일으키기를 바라고 있습니다.

“현재 컴퓨터 비전과 언어 모델은 인간이 로봇 시스템과 상호 작용할 수 있는 두 가지 주요 방법이지만 물리적 상호 작용에 대한 더 많은 데이터, 즉 ‘힘 수준’ 데이터가 필요합니다.”라고 그는 말했습니다. “로봇의 관점에서 볼 때 이 정보는 환경과 가장 직접적인 상호 작용이지만 이에 대해 생각하는 사용자(주로 연구자)는 거의 없습니다. 이 힘 수준 데이터를 수집하는 것이 나와 내 목표 작업입니다. 그룹.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240417182811.htm