바깥에 센서를 장착하지 않고 인간처럼 신체 내부에서 주변 환경을 감지하는 소프트 로봇이 개발됐다.

포토닉스미디어에 따르면 코넬 대학(Cornell University) 연구자들은 부드러운 로봇 손에서 곡률, 연신율(인장시험 때 재료가 늘어나는 비율) 및 힘 센서에 따라 늘어나는 광 도파관을 사용해 물체를 감지하는 기술을 개발했다.

연구에 참여한 박사과정 학생 후이찬 자오(Huichan Zhao)는 “오늘날 대부분의 로봇은 표면으로부터 물체를 감지하기 위해 몸의 바깥 부분에 센서를 갖고 있다”며 “그러나 이번에 개발한 센서는 로봇 신체 내부에 통합돼있어 로봇의 피부 두께를 통해 전달되는 힘을 실제 감지할 수 있는 것이 특징”이라고 말한다. 이 연구는 코넬대의 기계 공학 및 항공 우주공학 조교수이자 오가닉 로보틱스(Organic Robotics) 수석 연구원 로버트 셰퍼드(Robert Shepherd)가 이끌고 있다.

광 도파관은 1970년대 초반부터 촉각, 위치 및 음향을 포함한 수많은 감지 기능에 사용돼왔다. 원래 매우 복잡한 제작 과정을 필요로 하지만 지난 20년동안 소프트 리소그래피(극히 미세하고 복잡한 전자회로를 반도체 기판에 그려 집적회로를 만드는 기술)와 3D프린팅의 기술발전에 힘입어 부드러운 로봇 애플리케이션에 쉽게 생성되고 통합되는 탄성 중합체(elastomeric)의 센서가 개발됐다.

연구 그룹은 코어를 (빛이 전파하는 것을 통해) 생성하기 위해 4단계의 소프트 리소그래피 프로세스를 사용했다. LED와 광다이오드(photodiode)를 저장하는 클래딩(도파관의 외부 표면) 역시 같은 방식을 썼다. 인공 손이 더 많이 변형될수록 코어를 통해 더 많은 빛이 손실되는데 광다이오드에 의해 감지되는 것처럼 가변적인 빛의 손실은 보철물이 주변을 ‘감지’할 수 있도록 해준다.

▲ 소프트 핸드의 원리 개념도

“우리가 보철물을 구부릴 때 빛이 손실되지 않으면 센서의 상태에 대한 어떠한 정보도 얻지 못할 것”이라며 “구부러진 방법에 따라 손실량이 달라진다”고 셰퍼드는 말한다. 이 그룹은 광전자 인공 삽입물을 사용해 모양과 질감 모두를 파악하고 조사하는 등의 다양한 작업을 수행했다. 가장 주목할만한 것은 로봇 손이 토마토 3개를 스캔해 부드러움에 따라 가장 잘 익은 토마토를 결정할 수 있다는 것이다. 이 연구는 사이언스 로보틱스 저널(DOI : 10.1126/scirobotics.aai7529)에 게재됐다.