손바닥 피하지방층을 모사한 ‘인공피부’가 개발됐다. 이를 로봇손에 적용하면 스마트폰, 문고리, 드라이버 등 기존 로봇손이 잡기 힘들었던 물체를 손쉽게 잡을 수 있다.
한국과학기술원(KAIST) 박형순 교수, 김택수 교수 연구팀이 사람 손바닥 피부의 특성을 모사해 로봇손의 조작성능을 높여줄 인공피부를 개발했다고 31일 밝혔다.
지금까지 인공피부는 실제 피부와 차이가 없는 미관상의 기능이나 뭔가를 잡거나 눌렀을 때 느낌을 줄 수 있는 감각 기능 재현에 초점을 맞췄다면 이번에 개발된 인공피부는 임의의 모양의 물체에 밀착되도록 변형되면서 물체를 안정적으로 잡을 수 있는 기술에 중점을 뒀다.
연구팀은 손바닥 피하지방층의 물리적 특성을 분석, 부드러운 지방조직과 질긴 섬유질 조직이 복합돼 누름에 유연하면서도 비틀림·당김에 의한 변형에 강인하게 버틸 수 있다는 것을 알았다.
이를 토대로 손바닥처럼 말랑한 다공성 라텍스 및 실리콘을 이용해 손바닥 피부와 동일한 비선형적·비대칭적 물리적 특성을 지닌 ‘3중층 인공피부’를 제작했다.
기존 로봇손은 엄지손가락을 쓰지 않고는 휴대폰을 잡을 수 없었다. 하지만 3중층 인공피부를 부착한 로봇손은 피부 구조가 휴대폰이 밀리지 않도록 고정해 줘 손바닥과 네 손가락만을 이용해 휴대폰을 잡을 수 있다.
연구팀은 “인공피부에 난 기공들을 누르면 쉽게 압축돼 물체의 형상에 맞게 변형되는 데다 기공 사이사이 질긴 라텍스 격벽이 비틀림·당김에 강하게 저항해 대상 물체를 꽉 움켜쥐듯 잡을 수 있다”고 설명했다.
연구팀에 따르면 3중층 인공피부를 부착한 로봇손과 기존 실리콘 소재 단일층 인공피부를 부착한 로봇손을 비교하는 실험을 진행한 결과 물체를 고정할 수 있는 작업 안정성, 물체를 움직일 수 있는 조작성이 각각 30% 정도 향상됐다.
연구팀은 향후 나사처럼 작은 물체, 계란처럼 쉽게 깨질 수 있는 매끄러운 물체 등 조작대상의 크기나 단단함, 표면특성 등을 고려, 인공피부의 질감·두께·형상을 조절하는 등 용도에 맞는 최적의 피부구조를 설계하는 방안을 계속 연구할 계획이다.
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이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 ‘바이오닉암메카트로 닉스융합연구사업’ 및 ‘선도연구센터사업’의 지원을 받았다.
