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스위스 EPFL, 물체의 '부드러움' 재현하는 햅틱 장치 개발美 PNAS에 연구 성과 발표
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승인 2024.03.12  15:21:05
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▲ 물체의 부드러움을 재현한 햅틱 장치 '소리'

스위스 EPFL 연구팀이 다양한 물체의 '부드러움'을 재현할 수 있는 햅틱 장치를 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 연구를 수행한 EPFL 산하 RRL(Reconfigurable Robotics Lab) 연구팀에 따르면 물체의 부드러운 느낌을 인지하는 인터페이스 장치의 개발은 매우 도전적인 과제다. 사랑하는 사람의 손을 잡거나, 아보카도 과일의 숙성도를 판단하는 과정에서 사람의 손가락은 부드러운 감각을 느낄 수 있다. 하지만 부드러움에 대한 인식을 이해하고 재현하는 것은 매우 많은 감각적이고 인지적인 과정을 수반한다.

로봇공학자들이 햅틱 장치를 이용해 이같은 문제를 해결하려고 노력했지만, 기존 연구는 '부드러움' 인식의 두 가지 주요 요소인 '피부 신호'(손끝 피부의 감각 피드백)와 '운동 감각 신호'(손가락 관절에 가해지는 힘의 양에 대한 피드백)를 구별하지 못했다.

RRL 박사과정 학생인 무스타파 메테(Mustafa Mete)는 "손끝으로 마시멜로를 누르면, 부드러운 것을 쉽게 구분할 수 있다. 하지만 마시멜로 위에 딱딱한 비스킷을 놓고 다시 누르면, 손끝이 딱딱한 표면에 닿았지만, 여전히 부드러운 마시멜로가 아래에 있다는 것을 알 수 있다. 우리는 이 같은 로봇 플랫폼을 만들 수 있는지 알고 싶었다“며 연구 배경을 설명했다.

▲ 마시멜로와 비스킷을 이용해 테스트하고 있는 모습

이를 위해 제이미 백 교수가 이끄는 RRL 연구팀은 '부드러움' 감각을 재현할 수 있는 로봇 인터페이스 장치인 ‘소리'(SORI·Softness Rendering Interface)를 개발하고, 관련 연구 논문을 미 국립과학원 회보 'PNAS'(Proceedings of the National Academy of Science)에 발표했다.

연구팀은 피부 신호와 운동감각 신호를 분리하는 방식으로 다양한 물체의 부드러움을 재현했다. 소리 장치는 접촉 영역 렌더링 부분과 강성 렌더링 부분으로 구성돼 있다. 접촉 영역 렌더링 부분은 ‘소프트 공압 액추에이터(SPA·soft pneumatic actuator)'로 이뤄져 있으며 팽창 시 손가락 끝으로 접촉 영역을 관리한다. 강성 렌더링 부품은 모터 구동 종이접기 프리즘 관절(origami prismatic joint)로 이뤄져 있으며, 손가락 끝에 가해지는 힘을 조절할 수 있다.

연구팀은 이 햅틱 장치를 활용해 쇠고기, 연어, 마시멜로를 포함한 다양한 재료의 부드러움을 재현하는 데 성공했다. 연구팀은 이 기술이 심해 탐사부터 로봇 지원 수술에 이르기까지 다양한 분야에서 부드러움의 감각을 재현하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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