전기기계적 결합 도체 이용한 첨단 범용 촉각 센싱

촉각, 즉 촉각 센싱은 로봇공학부터 수술 의학, 스포츠 과학까지 다양한 실생활 응용 분야에서 근본적으로 중요합니다. 촉각 센서는 생물학적 촉각을 모델로 하며 연구자들이 인간 지각과 동작을 이해하는 데 도움을 줍니다. 압력 분포 측정에 대한 새로운 접근법으로 촉각 영상 기술이 사용됩니다.

현재 촉각 영상의 가장 일반적인 접근법은 압력 감지 소재로 구성된 센서 어레이를 사용하는 것이지만, 이러한 어레이는 복잡한 제조 공정이 필요하고 센서 설계에 제약을 줍니다. 두 도체 사이의 압력은 그들 사이의 전기적 접촉 저항과 직접적인 관련이 있습니다. 이 관계를 이용해, 한 도체는 구동 기능을 하고 다른 도체는 프로브 기능을 하는 전기기계적으로 결합된 한 쌍의 도체로 구성된 센서가 개발되었습니다. 이 센서는 압력 감지 소재가 필요 없고 제조가 더 단순합니다.

이 전략 덕분에 카본 페인트 같은 단순한 전도성 소재를 이용해 접촉 압력 분포 측정을 위한 범용 촉각 센서를 개발할 수 있었습니다. 설계 개념은 기존 도체를 전극에 연결해 유연한 센서를 만드는 메카트로닉스 기술 혁신과, 결합된 도체 전체의 압력 분포를 결정하는 토모그래피 기반 접근법을 결합합니다.

제안된 방법은 이전의 전기 임피던스 토모그래피 기반 촉각 센싱 기술을 개선해, 높은 위치 정확도, 조절 가능한 감도와 범위, 비교적 단순한 제조 공정을 갖춘 센서를 제공합니다. 이 센서는 전도성 직물과 페인트 등 다양한 전도성 소재로 구현할 수 있습니다. 시트형 유연 센서와 3D 프린트 구조에 전도성 페인트를 코팅해 만든 손가락 형 센서가 제작되었습니다.

감도와 감지 범위 조절의 용이성, 압력 추정 정밀도 덕분에 이 촉각 영상 접근법은 다목적 로봇의 첨단 제어를 가능케 할 것으로 기대됩니다. 이 센서는 원격 장치 조작, 산업 자동화 등 분야에 활용될 수 있습니다.