전도성 물질을 활용해 로봇 형상 감지 능력을 향상한 기술이 등장했다. 외부 압력에 따른 이온 분포도 변화를 파악해 물체 잡았을 때 동작을 정확하게 식별할 수 있다. 해당 기술은 식품 포장 작업에 도입돼 저출산 고령화에 따른 노동력 감소를 보완할 수 있을 것으로 기대된다.
일본 산업기술종합연구소(AIST)는 최근 동작 정확도와 형상 감지 능력을 높인 손가락형 로봇용 이온 전도성 고분자 센서를 개발했다. 로봇 동작 형상 파악은 물론 물체를 떨어뜨린 경우도 인식할 수 있다.
기존 로봇용 인식 센서에는 압전식과 정전용량 방식이 주로 활용됐다. 외부에서 힘을 가했을 때 발생하는 전압을 측정하는 압전식 센서는 물건을 잡거나 떼는 움직임만 인식한다. 물건을 쥐고 정지한 상태에서 로봇 손가락이 어느 정도 구부러졌는지 파악하고 형상을 정량화하는데 한계가 있다.
탐사기(프로브) 사이에 흐르는 전류량을 측정하는 정전용량 센서는 로봇 내부에 탑재될 경우 인식 정확률이 크게 낮아진다. 로봇 표면에 부착하면 위생상 문제가 발생할 수 있다.
AIST 연구팀은 금, 탄소나노튜브(CNT) 등을 입힌 이온전도성고분자합성물(IPMC)이 플라스틱 필름 사이에 들어가는 삼층 구조를 도입했다. 로봇이 동작했을 때 IPMC가 이동하며 나타나는 이온 분포도 차이를 통해 로봇 동작 형상을 측정한다. 동작 실험 결과 로봇이 물건을 놓은 후에도 발생 전압을 일정하게 유지했다.
IPMC 센서는 물건이 미끄러졌을 때 나타나는 전압 변화도 감지한다. 연구팀은 전압 변화 데이터를 해석해 낙하지점도 파악했다고 설명했다. 기존 센서는 사물을 놓쳤는지 여부를 발견할 수 없었다.
연구팀은 IPMC 센서가 도시락 포장과 같은 식품 산업에 활용될 것으로 예상했다. 연구팀은 “인건비 상승과 인력난 해소를 위해 식품 포장 작업에 자동화가 요구되고 있다”면서 “이온 전도성 고분자 물질을 통해 산업에 활용하기 위한 과제를 해결했다”고 밝혔다.
AIST는 기업과 공동 연구를 통해 해당 기술을 5년 내 실제 산업에 활용한다는 계획을 세웠다. 탄성을 가진 플라스틱 물질인 엘라스토머 소재 로봇에 IPMC 센서를 탑재해 자유자재로 움직일 수 있다. 연구팀은 IPMC 센서를 고도화해 감지 전압을 바탕으로 물체 크기와 무게를 측정하는 기술도 개발한다는 계획을 세웠다. 인체 움직임 측정 등 센서 응용 산업 분야 역시 확대한다.
송윤섭기자 sys@etnews.com
