신축성 있는 전자 피부로 로봇에 인간 수준의 터치 감도 제공

최초의 신축성 있는 전자 피부는 로봇 및 기타 장치에 인간 피부와 동일한 부드러움과 촉각 감도를 부여하여 상당한 정밀도와 힘 제어가 필요한 작업을 수행할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.

텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 연구진이 개발한 새로운 신축성 e-스킨은 신흥 기술의 주요 병목 현상을 해결합니다. 기존 e-skin 기술은 소재가 늘어남에 따라 감지 정확도가 떨어지지만 이번 새 버전에서는 그렇지 않습니다.

이 프로젝트를 주도한 Cockrell School of Engineering의 항공우주 공학 및 엔지니어링 역학과 교수인 Nanshu Lu는 “인간의 피부가 우리의 움직임을 수용하기 위해 늘어나거나 구부러져야 하는 것과 마찬가지로 e-skin도 마찬가지입니다.”라고 말했습니다. “우리의 e-피부가 아무리 늘어나더라도 압력 반응은 변하지 않으며 이는 중요한 성과입니다.”

새로운 연구가 오늘 발표되었습니다. 문제.

Lu는 신축성 있는 e-피부를 인간 손과 동일한 수준의 부드러움과 민감도를 갖춘 로봇 손의 중요한 구성 요소로 생각합니다. 이는 로봇이 환자의 맥박을 확인하고 몸을 닦거나 신체 부위를 마사지하는 등 의료에 적용될 수 있다.

로봇 간호사나 물리치료사는 왜 필요한가? 전 세계적으로 수백만 명의 사람들이 노령화되어 있으며 글로벌 의료 시스템이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 보살핌이 필요합니다.

Lu는 “미래에 간병인 수보다 노인 수가 더 많아지면 전 세계적으로 위기가 될 것”이라고 말했습니다. “우리는 사람들을 효율적이고 부드럽게 돌볼 수 있는 새로운 방법을 찾아야 하며, 로봇은 그 퍼즐의 중요한 부분입니다.”

의학 외에도 인간을 돌보는 로봇은 재난 현장에 배치될 수 있습니다. 예를 들어 지진이나 붕괴된 건물에서 부상자와 갇힌 사람들을 수색하고 심폐소생술(CPR) 실시와 같은 현장 치료를 적용할 수 있습니다.

E-skin 기술은 접촉으로 인한 압력을 감지하여 컵을 잡거나 사람을 만질 때 부착된 기계에 얼마나 많은 힘을 사용해야 하는지 알려줍니다. 그러나 기존의 e-skin이 늘어나면 변형도 감지됩니다. 이러한 판독은 압력을 감지하는 센서의 능력을 왜곡하는 추가적인 소음을 생성합니다. 이는 로봇이 무언가를 잡기 위해 너무 많은 힘을 사용하게 만들 수 있습니다.

시연에서 연구원들은 신축성을 통해 다양한 민감한 터치 기반 작업을 수행하기 위해 모양을 변경할 수 있는 팽창형 프로브와 그리퍼를 만들 수 있었습니다. 부풀려진 피부로 감싼 프로브는 인간 피험자에게 사용되어 맥박과 맥파를 정확하게 포착했습니다. 수축된 그리퍼는 동전이 내부에 떨어졌을 때에도 텀블러를 떨어뜨리지 않고 순응적으로 고정할 수 있습니다. 이 장치는 바삭바삭한 타코 쉘에도 깨지지 않고 눌러졌습니다.

이 발견의 핵심은 Lu와 공동 연구자들이 수년간 연구해온 혁신적인 하이브리드 반응 압력 센서입니다. 기존의 e-스킨은 용량성 또는 저항성인 반면, 하이브리드 응답 e-스킨은 압력에 대한 두 가지 반응을 모두 사용합니다. 이러한 센서를 완벽하게 만들고 신축성 있는 절연 및 전극 재료와 결합하여 e-skin 혁신이 가능해졌습니다.

의생명공학과, 찬드라 가족 전기 및 컴퓨터 공학과, 워커 기계공학과, 텍사스 재료 연구소에도 소속되어 있는 Lu와 그녀의 팀은 현재 잠재적인 응용을 위해 노력하고 있습니다. 그들은 자연과학대학 컴퓨터공학과 조교수인 로베르토 마틴-마틴(Roberto Martin-Martin)과 협력하여 e-스킨이 장착된 로봇 팔을 만들고 있습니다. 연구진과 UT는 e-skin 기술에 대한 임시 특허 신청을 제출했으며 Lu는 이를 시장에 출시하기 위해 로봇 회사와 협력할 의향이 있습니다.

이 논문의 다른 저자는 워커공학과의 하경호와 김상준입니다. 항공우주공학 및 기계공학과의 Zhengjie Li, Heeyong Huh 및 Zheliang Wang; Chandra 가족 전기 및 컴퓨터 공학과의 Hongyang Shi, Charles Block 및 Sarnab Bhattacharya. Ha는 현재 Northwestern University의 Querrey Simpson Institute for Bioelectronics에서 박사후 연구원으로 재직하고 있으며 Block은 현재 University of Illinois at Urbana-Champaign의 컴퓨터 공학과에서 박사 과정을 밟고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240503111943.htm