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- 로봇 도우미의 디자인은 특별한 물고기인 쥐가오리에서 영감 얻어
- robo-ray의 날개 위로 당겨질 수 있는 수분 투과성과 압력 중립적인 센서 스킨 개발

해저에서 탄약을 찾는 로봇 가오리
유연한 센서 스킨은 수중 로봇을 민첩한 탐정으로 바꾼다.

미래에는 가오리 모양의 유연한 로봇이 해저에서 금속 부품과 오래된 탄약을 찾을 수 있다. 이것은 새로 개발된 섬유 기반 센서 스킨 덕분에 가능하다. 이를 통해 수중 로봇은 특히 도달하기 어려운 영역을 탐색하고 센서로 스캔할 수 있다. 피부의 마이크로일렉트로닉스는 예를 들어 터널 건설과 같은 육상 로봇에서 사용하도록 조정할 수 있다. 

▲ 직물 피부에 있는 센서는 로봇 광선이 스스로 방향을 잡고 금속과 폭발물을 감지하는 데 도움이 된다. © EvoLogics GmbH

바다 깊은 곳에는 많은 위험이 도사리고 있다. 하지만 모든 위험이 자연적인 것이 아니다. 오래된 전쟁 때의 탄약 일부는 인간이 그곳으로 가져온 것인데 나중에 치명적일 수 있다. 특히 해상풍력발전단지나 심해 케이블과 같은 건설 프로젝트의 경우 해저에서 폭발 가능성이 있는 장치나 금속 부품을 먼저 수색해야 한다. 개방된 지역에서는 특수 잠수함이 이러한 목적으로 사용되지만 오늘날에도 특수 훈련을 받은 잠수부가 접근하기 어렵고 좁은 지역을 수색한다.

미래에는 차세대 로봇이 이 위험한 작업을 대신할 수 있다. 이 로봇 도우미의 디자인은 특별한 물고기인 쥐가오리에서 영감을 받았다. 한편으로는 날개폭이 넓어서 넓은 지역을 탐색할 수 있고 척추 뼈가 움직일 수 있어 기동성이 뛰어나다. 이것이 바로 이전 로봇의 문제를 해결한 것이다. 전에는 측정 장비와 부착물 때문에 로봇 가오리는 더 이상 충분히 움직일 수 없었다.

센서가 내장된 직물

베를린에 있는 프라운호퍼 신뢰성 및 마이크로통합 연구소(IZM)의 과학자들은 이제 이 문제에 대한 가능한 해결책을 제시했다. “Bionic RoboSkin” 프로젝트의 일환으로 그들은 robo-ray의 날개 위로 당겨질 수 있는 수분 투과성과 압력 중립적인 센서 스킨을 개발했다. 이것은 필요한 센서 요소와 연결 케이블이 재봉되는 유연한 섬유 합성물로 구성된다.

다양한 센서 모듈은 만타(Manta)가 폭발물과 금속 부품을 찾는 데 도움이 될 수 있고 접근 방식과 접촉을 등록하여 만타의 방향을 결정하는 데도 중요하다. 이런 식으로 주변 환경을 인식하고 분석하는 데 도움이 된다. 연구팀은 다이버가 로봇 가오리에 명령을 보내는 데 사용할 수 있는 센서 스킨에 터치패드를 통합하는 것도 가능하다고 보고했다.
또한 과학자들은 로봇의 피부에 일종의 표시기 역할을 해야 하는 LED를 설치했다. 만타는 그것들을 사용하여 다음 수영 방향으로 신호를 보낼 수도 있다.

▲ 센서 스킨과 터치패드(위)에 꿰매어진 모듈의 모습이다. ©프라운호퍼 IZM

클립 연결로 인한 모듈성

방수 케이블의 도움으로 센서 요소는 로봇 본체에 연결되어 데이터 처리, 통신 및 전원 공급을 처리한다. IZM에 따르면 센서 요소와 연결부를 소형화하여 섬유 스킨 바로 아래에 설치할 수 있도록 하는 것이 특히 어려웠다. 그런 다음 스케이트의 이동성을 제한하지 않으면서 가속도 및 압력과 같은 양을 측정해야 한다.

센서 요소의 구성이 최종적인 것은 아니다. 크기가 약 10 x 23mm인 하우징만이 직물 스킨에 단단히 통합된다. 높이가 약 1.6mm에 불과한 필요한 센서 모듈은 작은 스냅 후크가 있는 클립 연결을 사용하여 여기에 부착할 수 있다. 이러한 모듈성을 통해 연구원들은 필요한 응용 분야에 대해 장치를 빠르고 쉽게 재구성할 수 있기를 바라고 있다.

터널 공사에도 사용 가능

새로운 센서 스킨의 향후 적용에서 과학자들은 자신을 수중 세계로 제한하지 않았다. 또 다른 시나리오에서 그들은 기술을 소위 "오소리"라고 하는 지상 로봇에 이전하려고 한다. 압력과 수분이 투과되는 피부의 도움으로 터널 작업 및 기타 건설 프로젝트에서 접근하기 어려운 영역을 탐색하고 금속을 감지하고 측정을 수행할 수 있어야 한다.
출처: Fraunhofer 신뢰성 및 마이크로 통합 IZM 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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