향상된 인간과 유사한 감지를 위한 저렴하고 내구성이 뛰어나며 매우 민감한 로봇 피부

앤드류 코셀리

(이미지 :케임브리지 대학교)

과학자들은 장갑처럼 로봇 손에 추가할 수 있는 저렴하고 내구성이 뛰어나며 민감한 로봇 '피부'를 개발했습니다. 이를 통해 로봇은 인간과 유사한 방식으로 주변 정보를 감지할 수 있습니다.

케임브리지 대학교와 런던 대학교(UCL)의 연구진은 유연하고 전도성이 있는 피부를 개발했습니다. 이 피부는 제조가 쉽고 녹여서 광범위하고 복잡한 모양으로 형성될 수 있습니다. 이 기술은 다양한 물리적 입력을 감지하고 처리하므로 로봇이 보다 의미 있는 방식으로 물리적 세계와 상호 작용할 수 있습니다.

일반적으로 작은 영역에 내장된 센서를 통해 작동하고 다양한 유형의 터치를 감지하기 위해 다양한 센서가 필요한 로봇 터치를 위한 다른 솔루션과 달리 Cambridge와 UCL 연구원이 개발한 전자 피부 전체는 센서이므로 우리의 센서 시스템인 피부에 더 가깝습니다.

로봇 피부는 인간 피부만큼 민감하지는 않지만 재료에 있는 860,000개 이상의 작은 경로에서 신호를 감지할 수 있으므로 단일 재료에 대해 손가락을 두드리는 소리, 뜨겁거나 차가운 표면, 절단 또는 찔림으로 인한 손상, 여러 지점을 동시에 접촉하는 등 다양한 유형의 접촉 및 압력을 인식할 수 있습니다.

연구원들은 로봇 피부가 이러한 경로 중 가장 중요한 경로를 '학습'하여 다양한 유형의 접촉을 보다 효율적으로 감지할 수 있도록 물리적 테스트와 기계 학습 기술을 조합하여 사용했습니다.

여기 독점 기술 요약이 있습니다. 인터뷰는 길이와 명확성을 위해 편집되었으며 공동 저자인 UCL의 Thomas George Thuruthel 박사와 함께 진행되었습니다.

기술 요약 :스킨을 녹이고 성형하면서 직면했던 가장 큰 기술적인 어려움은 무엇이었나요?

투루텔 :몇 가지 작은 어려움이 있었습니다. 그 중 하나가 이 소재가 흐름이 쉽지 않다는 점이었던 것 같아요. 매우 복잡한 모양은 만들 수 없습니다. 공백 같은 것이 생길 수도 있습니다. 하지만 솔직히 가장 큰 도전은 이 자료를 전자책에 연결하는 것이었습니다. 따라서 재료 자체는 부드럽고 유연하지만 와이어는 어느 시점에서는 단단해야 합니다. 부드러운 소재와 단단한 와이어 사이의 인터페이스는 항상 큰 과제입니다.

기술 요약 :녹아서 형태가 만들어지는 과정은 어떤가요?

투루텔 :우리는 수욕탕을 가지고 있습니다. 이 물질은 약 50°~60°C에서 녹고 약 30°~40°C에서 응고됩니다. 그래서 우리는 그것을 액체로 가열하고, 재료를 부을 수 있는 작은 구멍이 있는 틀을 만듭니다. 밖으로 나갈 수 있도록 작은 구멍도 있을 거예요. 재료를 붓고 모든 구멍을 막은 다음 굳을 때까지 몇 시간 동안 밖에 놓아두세요. 그런 다음 금형을 엽니다. 물론, 몰드는 쉽게 탈부착이 가능해 나중에 폼 모양을 꺼낼 수도 있습니다.

기술 요약 :제가 읽은 기사에는 "로봇 피부가 인간 피부만큼 민감하지는 않지만 재료에 있는 860,000개 이상의 작은 경로에서 신호를 감지할 수 있다"고 나와 있습니다. 내 질문은:현재 상용 e-skin이 감지할 수 있는 신호 수는 몇 개이며, 그 숫자는 인간의 접촉과 어떻게 비교됩니까?

투루텔 :860,000개의 채널이라고 말했지만 이것이 반드시 얻는 독립된 정보 단위의 수를 의미하는 것은 아닙니다. 정보는 많지만 중복되는 정보가 너무 많습니다. 우리는 귀하가 얻는 독립 금액 정보가 얼마인지 정량화하지 않았습니다. 하지만 저는 로터리에서 우리 설정에 대해 여러분이 보고 있는 숫자가 약 2,000~3,000개 정도 될 것이라고 말하고 싶습니다. 인간의 손으로 보면 그 숫자는 약 15,000개 정도가 될 것입니다. 많은 상업용 제품은 매우 신중합니다. 여러분이 주로 보는 것은 수백 또는 수십 정도입니다. 수백 개라도 아주 드물다고 생각합니다.

하지만 손 안에 내장된 카메라를 활용하는 비전 기반 촉각 센서라는 기술이 있습니다. 이론적으로는 더 높은 해상도를 가지지만 다시 정량화할 수는 없습니다. 보유하고 있는 유닛 수에 대한 수치는 알 수 없습니다.

기술 요약 :향후 연구 활동에 대해 정해진 계획이 있나요? 그렇지 않다면 다음 단계는 무엇입니까?

투루텔 :최근 영국으로부터 보조금을 받았습니다. 우리는 보다 상업적인 응용을 위해 이 기술을 개발하려고 노력하고 있습니다. 우리는 수천 번 또는 10,000번의 상호 작용을 반복적으로 접촉했을 때 피부가 어떻게 변할지 실제로 테스트하지 않았습니다. 특히 연성 소재와 네트워크 사이의 인터페이스에서 이것이 문제가 될 수 있다고 예상합니다.

그래서 우리는 더 나은 인터페이스 방법을 찾고 있으며 다양한 재료도 살펴보고 있습니다. 우리가 사용하는 하이드로겔은 괜찮은 소재이지만 견고하거나 내구성이 좋지는 않습니다. 우리는 대안으로 더 많은 합성 소재, 예를 들어 고무와 같은 천연 소재를 검토하고 있습니다.

그런 다음 더 높은 수준의 작업을 살펴보겠습니다. 현재 우리는 예를 들어 접촉 위치가 어디에 있는지와 같은 인식 정보를 추정하고 있습니다. 우리는 루프를 닫고 싶습니다. 그렇다면 매우 유용한 실제 작업을 수행할 수 있도록 로봇 손이나 시스템에서 이 정보를 어떻게 사용합니까?

이것이 우리의 다음 단계입니다.

스크립트

00:00:02 이제 로봇도 우리처럼 자신이 만지는 것을 느낄 수 있습니다. 글쎄, 거의. 케임브리지 대학의 연구원들은 매우 민감한 센서로 가득 찬 인공 피부를 만들었습니다. 이 센서는 압력을 감지할 뿐만 아니라 질감, 온도, 심지어 통증과 유사한 신호까지 읽습니다. 연구진이 손 모양으로 만든 피부는

00:00:29 손목 주위에 전극이 내장된 전해 하이드로겔입니다. 피부 전체에 생성된 전기장은 다양한 유형의 자극을 감지합니다. 센서는 자극이 어디에 있는지뿐만 아니라 자극 유형도 감지하는 수천 비트의 정보를 모니터링합니다. 그런 다음 정보가 전극으로 전송됩니다. 인공 피부는 여러 가지를 감지할 수 있습니다

00:00:56 촉각, 습기, 온도, 통증 등의 감각을 동시에 감지할 수 있으며 장갑처럼 기계 로봇 손에 딱 맞습니다. 이 저렴한 피부는 보철, 로봇 수술, 자동차 산업, 재활, 우주 탐사 분야에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 그 느낌은 무엇입니까? 미래는 좀 더 인간적으로 변했습니다.