서울대, 소프트 센서 내장 인공근육 개발 /아이언맨으로 가는 왕도 VIDEO: Soft Robotics: The Road To Iron Man

서울대, 소프트 센서 내장 인공 근육 개발

소프트 로봇 전문 저널 ‘소프트 로보틱스’에 기고

     서울대 기계항공공학부 박용래 교수팀이 생체 근육의 고유수용 감각기관을 모사한 소프트 센서가 내장된 인공근육을 개발했다고 20일 밝혔다.

이번 연구로 로봇의 근육 단위 제어가 가능해져 사람이나 동물과 유사하게 움직이는 소프트 로봇을 개발할 수 있게 됐다.

이번 연구에 사용된 소프트 센서는 아주 얇고 잘 늘어나는 성질이 있어 인공 근육의 크기와 무게에 거의 영향을 주지 않으면서도 근육의 변형에도 문제없이 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 인공근육을 납작한 패치 형태로 만들었기 때문에 부피가 최소화되어 사람과 같이 크고 작은 수많은 근육으로 이루어진 소프트 로봇 개발도 가능하다

생체 근육에는 근육이 일을 할 때 근육이 수축하는 길이와 근육이 수축하는 힘을 감지하는 근방추(Muscle spindle)와 골지힘줄기관(Golgi tendon organ)이라는 고유수용 감각기(Proprioceptor)가 존재한다. 사람이나 동물은 이 감각기관의 작용을 통해 근육을 제어하여 원하는 몸의 움직임 또는 힘을 만들 수 있다.

지금까지의 로봇들은 센서의 수가 제한되어 있어 전체적인 움직임이나 힘을 제어하는 것에 그쳤으며, 구동기 자체를 세부적으로 제어하여 협력적인 움직임을 만들어내는 데에는 한계가 있었다.

생체 근육과 인공 근육의 고유수용기 비교

박용래 교수팀은 이러한 한계를 개선하고자 생체 근육의 근방추와 골지힘줄기관을 모사한 소프트 센서를 액체 전도체를 이용해 공압 인공근육에 직접 내장함으로써 인공근육 자체의 수축 길이와 수축력을 동시에 측정할 수 있게 했다. 각 근육에 붙어있는 소프트 센서의 신호를 실시간으로 이용한다면 로봇으로 인간의 섬세하고 부드러운 움직임을 구현할 수 있을 것이다.

미국 카네기멜론 대학교(Carnegie Mellon University)와 공동 연구로 이루어진 박용래 교수팀의 연구 결과는 소프트 로봇 분야 국제 학술지인 ‘소프트 로보틱스(Soft Robotics)’ 8월호에 표지 논문으로 게재되었다. 논문 제목은 ‘Sensorized, Flat, Pneumatic, Artificial Muscle Embedded with Biomimetic Microfluidic Sensors for Proprioceptive Feedback) ‘이다.

정원영  robot3@irobotnews.com 로봇신문사

한양대-미 텍사스대 연구팀, 사람 근육보다 40배 강한 인공근육 개발

 

Soft Robotics: The Road To Iron Man

Iron Man-style powered armor has proven impractical. New flexible, wearable electronics offer an alternative path to help the infantry.

By   SYDNEY J. FREEDBERG JR.

on August 15, 2019 at 11:40 AM

This elaborate leg brace is actually a “soft exoskeleton” designed by Lockheed Martin to support the leg and boost its strength — a potential godsend for overburdened US foot troops on long patrols.Lockheed Martin photo

(이 정교한 다리 받침은 실제로 록히드 마틴이 다리를 지지하고 힘을 기르기 위해 고안한 "소프트 엑소스켈레톤"으로, 군인들의 오랜 다리 노동에서 과도한 부담을  덜어주는 미 육군의 잠재력이다.)

아이언맨으로 가는 왕도    땀 속 화학물질을 분석해 건강을 감시하는 접착 패치. 다른 모양으로 구부려 다른 파장을 포착할 수 있는 유연한 라디오 수신 전자제품 시트, "오리가미 안테나"라는 별칭이다. 근육이 구부러지기 직전에 미세한 전하를 감지한 뒤 발명가 중 한 명이 '매우 튼튼한 파티 풍선'이라고 비유했던 인공 근육을 부풀려 여러분과 함께 움직이는 힘찬 외골격. 이 모든 것들은 현재 테스트에서 소프트 로봇 공학 또는 유연한 하이브리드 전자 장치라고 불리는 것의 실제 예들이다. 신축성 있는 직물에 인쇄된 소형 초박형 전자 장치. (적층 제조의 일종이다.) 미군은 이곳에서 경량 드론부터 착용 가능한 건강 감시기, 전투병력용 외골격까지 모든 것이 가능해질 것으로 보고 있다. 특수작전사령부가 아이언 맨 스타일의 동력 갑옷을 만들기 위한 TALOS 프로젝트를 포기했기 때문에, 부드러운 로봇공학은 그들 스스로 혹은 단단한 외골격과 결합하여 군인 보호와 증강에 있어 가장 좋은 기회가 될 수 있다. via youtube 황기철 콘페이퍼 에디터 큐레이터 Ki Chul Hwang, conpaper editor, curator

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WASHINGTON: Adhesive patches that monitor your health by analyzing chemicals in your sweat. A flexible sheet of radio-receiving electronics you can bend into different shapes to pick up different wavelengths, nicknamed the “origami antenna.” A strength-boosting exoskeleton that detects the tiny electrical charge just before your muscles flex, then moves with you by inflating artificial muscles that one of the inventors likened to “very robust party balloons.”

These are all real examples, now in testing, of what’s called soft robotics or flexible hybrid electronics: miniaturized, ultra-thin electronics printed onto flexible fabric. (It’s a form of additive manufacturing). The US military sees potential here for everything from lightweight drones to wearable health monitors to exoskeletons for combat troops. Now that Special Operations Command has abandoned its TALOS project to build Iron Man-style powered armor, soft robotics — either on their own or in combination with rigid exoskeletons — may be the best bet for a revolution in soldier protection and augmentation.

A Lockheed Martin drone on display at NextFlex Innovation Day 2019

Last week, over 300 representatives from companies, universities, and the Defense Department gathered in San Jose for the annual Innovation Day — essentially a science fair for pros — hosted by a public-private partnership called NextFlex. With over 100 corporate and academic institutions, plus 40 DoD agencies, having joined the partnership since its founding in 2015, NextFlex is jointly funded by private sector members and the Pentagon.

“We have two sets of projects,” said NextFlex executive director Malcolm Thompson, an English scientist turned American entrepreneur. Much of the soft robotics R&D has commercial applications, especially in the medical field. Those include wearable bio-monitors to track everything from hydration to stress to how well injuries are healing. They’re also developing a disposable temperature sensor you can stick on a package — “like putting a stamp on an envelope,” Thompson told me, “peel and stick!” — to make sure blood samples or pharmaceuticals inside don’t get too warm in transit.

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https://breakingdefense.com/2019/08/soft-robotics-the-road-to-iron-man/

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