▲ 박현섭 로봇PD가 대학의 주요 로봇 연구과제 현황에 대해 설명하고 있다.

25일 한국로봇학회 주최로 개막한 ‘한국로봇종합학술대회’에선 한국산업기술평가관리원(KEIT) 로봇PD실 주관으로 ‘로봇산업핵심기술개발 사업 워크숍’이 열렸다. 이번 워크숍에선 로봇 R&D 과제 가운데 대학이 주관하고 있는 6개 과제에 대한 중간 점검 보고가 이뤄졌다. 이번 워크숍은 과제간 정보 교류와 네트워킹 활성화를 위해 마련됐다. 올해 대학이 추진하고 있는 로봇 R&D 국책과제 내용을 소개한다.

▲고정밀 공중 매니퓰레이션을 위한 드론 자율화 및 영상기반 운용기술 개발 (서울대 산학협력단 김현진 교수)

3차원 공간에서 자유자재로 이동하고 영상정보를 활용해 고정밀 다면 입체 작업이 가능한 드론 기반의 비행 매니퓰레이터를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 1차 년도(2015년) 연구 내용은 대상 물체 탐색을 위한 물체인지기법 연구, 광각 카메라에서의 이미지 형성 과정 연구, 비행 매니퓰레이터 프로토 타입 설계 및 제작, 모델링 및 시뮬레이터 제작, 통합 제어기 설계, 복수 비행 매니퓰레이터 통합 모델 유도 및 시뮬레이터 제작 등이다. 향후 추진 과제는 전방향 카메라를 사용해 카메라를 넓은 시야각을 확보하고, 통합 제어기 설계 및 협업 매니퓰레이션 모델링을 구현하는 것이다.

▲IT의료융합을 위한 심혈관 단일포트 로봇 수술용 햅틱 마스터 시스템 원천기술 개발 (광주과학기술원 류제하교수)

X-레이를 이용해 심혈관 질환의 병변 부위 등에 대한 실시간 이미지를 획득하면서 환자나 의사의 방사능 피폭 문제 등이 발생하는데 이를 해결할 수 있는 로봇 수술 기술의 개발을 목표로 하고 있다. 의사의 방사능 피폭을 줄이기 위해 로봇 수술의 시각 및 촉각적 정보를 직관적으로 제공할수 있는 심혈관 로봇수술용 햅틱 마스터 시스템을 개발하는 것이다.

햅틱 마스터 장비 2자유도, 축방향 위치 분해능 0.05mm, 최대 축방향 제공 힘 40N을 구현하는 1차 시제품을 제작했다. 향후 햅틱 가상 고정물 알고리즘, 혈관 조영 영상 및 실시간 X-레이 이미지 정합 알고리즘을 개발할 계획이다. 또한 햅틱 마스터 장비의 움직임에 따라 추종하는 슬레이브 테스트 베드를 제작한다.

▲능동 가변형 줄꼬임 매커니즘 기반 초경량(50g),고성능(250N,100mm/s)의 로봇용 텐던 관절 구동 모듈 및 위치/강성 제어를 위한 응용기술 개발 (카이스트 김경수 교수)

로봇 팔의 구동 방법으로 '모터-감속기 기반' 구동방식과 '텐던 기반' 구동방식으로 나눌 수 있는데 이번 연구는 능동 가변형 줄꼬임 메커니즘 기반 텐던 구동 모듈을 개발하는 것이다. 이를 통해 로봇의 소형화, 경량화를 도모하고 고속/고출력을 가능토록 한다.

연구목표는 줄꼬임 기반 변속 메커니즘 위치/힘제어 초소형 장력 센서 개발, 텐던 연결 구조 설계 내구성 증대와 매니퓰레이터 프로토타입 1종 개발, 텐던 기반 매니퓰레이터 설계 장력 유지/보수 알고리즘 개발 등이다.

▲로봇 전자 피부용 고감도(최소압력 200Pa, 압력구배 30단계, 고속 20ms) 및 다중모드(압력, 온도, 미끌림) 촉각센서 기술개발(고려대 산학협력단 전상훈 교수)

로봇에 활용할 수 있는 전자 피부를 개발하는 것으로, 나노/마이크로 패턴 PDMS 제작, 유연투명전극 PEDOT:PSS/PUD 합성 및 특성 평가, 나노/마이크로 패턴 PEDOT:PSS/PUD압력센서 제작 및 평가, 비정질 금속 기반 온도센서 제작, 고감도 하이브리드 압력센서, 강유전체 등에 관한 연구를 진행한다.

▲인공 근육용 메소스케일 구동기 제작 공정기술 개발(서울대 산학협력단 안성훈 교수)

근육의 기작을 모사하는 인공 근육을 구조물에 적용하고, 적용된 구조물이 선행, 굽힘, 비틀림, 굽힘/비틀림 등의 4가지 운동 모드를 구현하도록 하는 것이다. 메소스케일(10~300mm)단위의 인체 근육 형상으로 '지능형 연성 복합재(Smart Soft Composite:SSC)' 기반 인공 근육을 만들 계획이다. 팔목 동작 모사 구동기 모듈, 손목 동작 모사 구동기 모듈을 개발한다는 목표다.

▲차세대 소프트 그리퍼를 위한 소프트 로보틱스 기반 기술 개발 (서울대 산학협력단 조규진 교수)

소프트 로봇에 대한 관심은 최근 몇 년새 부쩍 높아지고 있는데 이번 연구는 모듈화 설계, 복합 구동 및 제어기술, 다중소재 복합 활용 설계기술을 통해 새로운 소프트 로봇 디자인 기법을 제시하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 모듈러 방식 차세대 그리퍼 제작 등이 가능하도록 할 계획이다. 모듈을 조합해 3차원 공간에서 모든 방향으로의 움직임 구현이 가능토록 하고, 공압 구동을 위한 다양한 모듈간 결합 디자인을 연구하는게 목표다. 현재 공압 구동부 프로토타입 제작을 완료했다.