산업용 로봇 팔을 위한 배터리가 필요 없는 초박형 스트레인 센서

MXene이라고 하는 유연하고 신축성 있고 전기적으로 전도성인 나노물질을 사용하여 제작된 새로운 스트레인 센서는 배터리가 필요 없고 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 초박형 스트레인 센서가 개발되었습니다. MXene의 표면 질감을 제어함으로써 연구자들은 다양한 부드러운 외골격에 대한 스트레인 센서의 감지 성능을 제어할 수 있었습니다. 개발된 센서 설계 원리는 전자 스킨과 소프트 로봇의 성능을 크게 향상시킬 것입니다.

센서는 전자 피부처럼 로봇 팔에 코팅되어 늘어나면서 미묘한 움직임을 측정할 수 있습니다. 로봇 팔의 관절을 따라 배치될 때 센서를 통해 시스템은 로봇 팔이 움직이는 정도와 정지 상태에 대한 현재 위치를 정확하게 이해할 수 있습니다. 현재 기성품 스트레인 센서에는 이 기능을 수행하는 데 필요한 정확도와 감도가 없습니다.

스트레인 센서가 잘 사용될 수 있는 한 영역은 마이크로칩과 같은 깨지기 쉬운 제품을 제조하는 것과 같은 복잡한 작업을 수행하기 위해 로봇 팔이 사용되는 정밀 제조입니다. 정밀 제조에 사용되는 기존의 자동화 로봇 팔은 위치와 움직임을 추적하는 데 도움이 되도록 다양한 각도에서 외부 카메라를 겨냥해야 합니다. 초고감도 스트레인 센서는 1도 미만의 오차 마진으로 정밀한 움직임에 대한 자동화된 피드백을 제공하고 시각적 입력 없이 위치 및 움직임을 추적할 수 있기 때문에 외부 카메라의 필요성을 제거하여 로봇 팔의 전반적인 안전성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

기술 혁신은 연구원들이 높은 신호 대 잡음비로 넓은 작업 창에서 고도로 맞춤화 가능한 초고감도 센서를 만들 수 있도록 하는 생산 프로세스의 개발입니다. 센서의 작업 창은 감지 품질을 유지하면서 확장할 수 있는 정도를 결정하며, 센서가 로봇 팔의 미세한 진동과 미세한 움직임을 구별할 수 있기 때문에 신호 대 잡음비가 높으면 정확도가 높아집니다.

이 생산 프로세스를 통해 팀은 높은 감도와 신호 대 잡음비를 유지하면서 0~900% 사이의 모든 작업 창에 대해 센서를 사용자 정의할 수 있습니다. 표준 센서는 일반적으로 최대 100% 범위를 달성할 수 있습니다. 여러 센서를 서로 다른 작업 창과 결합하여 연구원은 다른 방법으로는 달성할 수 없는 단일 초고감도 센서를 만들 수 있습니다.

첨단 플렉서블 센서는 소프트 웨어러블 로봇에 특히 동작 범위 측면에서 환자의 모터 성능을 감지하는 데 중요한 기능을 제공합니다. 이를 통해 궁극적으로 소프트 로봇이 환자의 능력을 더 잘 이해하고 환자의 손 움직임에 필요한 지원을 제공할 수 있습니다.

팀은 또한 재활을 위한 부드러운 외골격 로봇과 경구강 로봇 수술을 위한 수술 로봇에서 센서의 기능을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 암 조직은 정상의 건강한 조직과 느낌이 다릅니다. 긴 로봇 도구에 초박형 무선 감지 모듈을 추가함으로써 외과의 사는 손이 닿지 않는 부위에 도달하여 수술을 할 수 있으며 개복 수술 없이 조직의 경직을 잠재적으로 "느낄" 수 있습니다.