새로운 로봇 피부, 기계가 인간처럼 느낄 수 있게 한다

케임브리지 대학교와 런던 대학교의 엔지니어 팀이 거의 모든 기계에 감각을 제공할 수 있는 로봇 피부를 개발했다. 그들의 고유한 접근 방식은 멀티모달 센서, 하이드로겔 재료, 및 기계 학습을 활용하여 새로운 수준의 촉각 피드백을 생성하여 감각이 있는 보철물을 만들 수 있고 더 많은 것을 만들 수 있다. 여기서 알아야 할 내용이 있다.

로봇 공학에서 감각이 중요한 이유

인간이 세계를 탐색할 수 있게 하는 다섯 가지 감각은 인간과 그들의 주변 환경과 의미 있는 방식으로 상호 작용할 수 있는 로봇을 생성하는 데에도 중요하다. 로봇이 더 많은 감각 입력을 통합하는 것을 보는 것은 일반적이다.
그러나 감각은 이제야 필요한 주의를 받고 있다. 다른 작업자와 충돌할 때 산업 로봇이 알 수 있는 것부터 농업 로봇이 과일이 익었는지 느끼는 것까지 감각은 이제 기술의 중요한 측면이 되었다.

인간의 피부가 로봇 설계에 미치는 영향

촉각에 대해来说, 당신의 피부는 경이롭다. 그것은 열, 압력 등 여러 유형의 입력을 밀리초 안에 정확하게 측정할 수 있다. 또한 이것은 전체 몸이나 특정 영역에서 발생할 수 있으며, 당신의 뇌는 감각의 원천과 유형을 구별할 수 있다. 이러한 모든 기능은 자가 치유가 가능한 유연한 표면에서 나온다.

로봇에 감각을 부여하기

인간의 피부 감각이 많은 응용 분야에 이상적이라는 것을 인정하면서, 엔지니어들은 여러 번 로봇 피부를 생성하려고 시도했다. 그들이 이 작업에 접근한 주요 방법은 여러 센서를 유연한 재료에埋め込는 것이었다. 센서는 압력, 온도 및 기타 중요한 데이터를 감지할 수 있었다.

로봇 피부의 문제

이 전략에는 몇 가지 주요 단점이 있었다. 하나는 추가된 각 센서가 피부의剛性를 증가시켰다는 것이다. 또한 이러한 센서를 생성하고 장치에 설치하는 것은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 과정이었다. 이러한 장치는 매우 비싸고 모든 면에서 취약했다.
각각의剛性 센서가 손상될 수 있는 영역이 하나씩 추가되었다. 센서 배치도 표면의 모양과 설계에 영향을 미쳤으므로 응용 프로그램을 제한했다. 또한 많은 센서에는 센서가 없는 영역이나 다른 센서를 설치해야 하는 영역이 있었다. 이러한 문제 외에도 각 새로운 센서 유형은 장치에서 발생하는 간섭을 추가하여 정확도를 낮췄다.

로봇 피부 연구 내부

멀티모달 정보 구조화와 단일 계층 소프트 스킨 및 고밀도 전기 임피던스 토모그래피 연구¹는 단일 재료 설계에서 여러 유형의 감각을 감지할 수 있는 새로운 유형의 로봇 피부를 thiệu한다. 장치는 任意의 모양에 맞출 수 있으며 기존의 로봇 손에 글러브처럼 추가하여 새로운 수준의 상호 작용과 감각을 제공할 수 있다.

Source – University of Cambridge

멀티모달 센싱

로봇 피부를 생성하는 첫 번째 단계는 필요한 센서의 수를 줄이는 것이었다. 이를 달성하기 위해 엔지니어들은 멀티모달 센서를 사용했다. 이러한 장치는 다양한 유형의 신호 입력을 등록하고 간섭 없이 각 입력의 원인을 분리할 수 있다. 이 접근 방식의 일부로, 팀은 6가지 유형의 멀티모달 자극, 즉加熱, 촉각, 압력, 손상 등을 지원하는 목적을 가진 시스템을 개발했다.

로봇 피부에서 하이드로겔의 중요성

전도성 젤라틴 기반 하이드로겔이 성인 손의 모양으로 주조되었다. 이 재료는 전도성, 부드러운 감촉, 유연성으로 인해 선택되었다. 또한它可以被熔化并成型为任意形状，从而增加了这些设备的可用性和可持续性。

전극 구성

팀은 다양한 전극 레이아웃을 테스트하는 데 많은 시간을 보냈다. 그들의 목표는 로봇 피부의 기능과 간섭하지 않는 설정을 찾는 것이었다. 팀은 결국 손목에 32개의 전극을 배치한 설계에 정착했다.

전기 임피던스 토모그래피

엔지니어들은 전기 임피던스 토모그래피 기술을 사용하여 이러한 센서에 데이터를 제공했다. 하이드로겔의 전도성이 막에 걸쳐 863,040개의 전도 경로를 생성했다. 엔지니어들은 이 설계에서 모든 사용 가능한 경로를 사용하여 1,700만 개의 데이터를 추출할 수 있다고 주장했다.
다음 단계는 특정 동작 중에 수집된 데이터를 등록하는 것이었다. 예를 들어, 손가락을 두드リ다, 손에 압력을 가하다, 깊은 자상을 내다, 또는 부드러운 감촉이다. 이 데이터는 목적을 가진 기계 학습 알고리즘에 피드되었다.
AI는 이 데이터 모델을 사용하여 어느 감각 입력이 다른 동작보다 우선하는지 결정했다. 예를 들어, 깊은 자상은 손가락의 가벼운 찔림보다 더 중요하다. 그들은 또한 시스템이 이러한 우선순위를 사용자 정의할 수 있다고 주장했다.
로봇의 작업에 따라 엔지니어들은 감각의 우선순위를 조정할 수 있다. 예를 들어, 농업 로봇에서 익음 감지를 위해 감도를 높이고 여름에 일하는 동안 온도 센서를 낮출 수 있다. 또한 인간의 감촉을 사용하여 장치를 校正할 수 있다.

로봇 피부의 능력 테스트

엔지니어들은 장치가 예상대로 작동하는지 확인하기 위해 여러 물리적 테스트를 수행했다. 이러한 테스트에는 손가락을 부드럽게 손 위로 움직이는 것, 장치에 열을 가하는 것, 및 다른 수준으로 압력을 가하여 가벼운 동작과 유해한 동작의 차이를 등록하는 것이 포함되었다. 그들은 또한 여러 유형의 감각을 동시에 감지할 수 있는지 테스트했다. 한 경우, 손은 의료용 스칼펠로 절개되었다.

로봇 피부 테스트 결과

테스트는 기계 학습이 실시간으로 다양한 동작을 성공적으로 결정함을 보여주었다. 손은 인간의 감촉과 비인간 물체를 구별할 수 있었다. 또한 온도와 습도 등의 요인 조합을 통해 날씨 조건을 결정할 수 있었다.

로봇 피부 기술의 주요 이점

로봇 피부는 여러 가지 이점을 제공한다. 하나는 로봇이 인간과 같은 방식으로 물리적 세계와 상호 작용할 수 있게 한다. 미래의 로봇은 자신이誰か 또는 무언가와 충돌했는지 알 수 있으며 조정할 수 있다.
이러한 장치는 항목에 가하는 압력을 항목의 반응에 따라 결정할 수 있게 설정될 수 있다. 이는 의료 기기에 대한 더 효과적인 솔루션을 제공하며 더 많은 것을 열어준다. 로봇 피부의 매우 민감한 특성은 다양한 응용 분야에 적합하다.

저렴한 비용

새로운 로봇 피부 설계의 가장 큰 이점 중 하나는 제작이 쉽다는 것이다. 전통적인 로봇 피부는 여러 센서를 정확하게 배치해야 했으며 이는 전도성 하이드로겔을 사용하는 것보다 훨씬 더 비싸다. 또한 유연성과 거의 모든 모양으로 성형할 수 있는 능력이 부족하다. 이 새로운 접근 방식은 감각이 있는 로봇을 더 많은 장치에서 사용할 수 있게 할 것이다.

로봇 피부는 재사용 가능하다

로봇 피부 설계의 또 다른 주요 이점은 재사용 가능하다는 것이다. 전도성 물질을 녹이고 성형할 수 있다. 하이드로겔은 내부 와이어를 실행할 필요 없이 복잡한 모양에 맞출 수 있다. 이 재사용 가능한 접근 방식은 로봇 공학의 미래의 전자 폐기물 방지를 도와줄 것이다.

내구성

로봇 피부 설계는 이전 버전보다 훨씬 더 내구성이 있다. 장치 전체에 센서가 분산되어 있지 않기 때문에 관련 손상의 가능성이 제한된다. 이 구조는 유연한 구성 요소와 재사용 가능한 구성 요소를 지원하며 이러한 구성 요소는 강한 스트레스에抵抗할 수 있다. 또한 복잡한 내부 센서를 수리할 필요 없이 하이드로겔을 사용하여 수리할 수 있다.

사용자 정의

로봇 피부의 사용자 정의 가능성은 큰 플러스이다. 장치가 작업에 따라 다른 유형의 자극에 다르게 반응할 수 있다. 예를 들어, 가시를 무시하고 장미를 수확하는 로봇을 장착할 수 있지만 줄기나 꽃의 촉감에 매우 민감할 수 있다.

로봇 피부의 응용 및 타임라인

로봇 피부에는 여러 가지 응용 분야가 있다. 가장 明顯한 사용은 인간형 로봇의 능력을 향상시키는 것이다. 이러한 장치는 이미 구조와 외관이 인간과 유사하다. 감각을 추가하면 더 인간과 같은 방식으로 상호 작용할 수 있게 할 수 있다.

보철물

이 연구는 감각이 있는 보철물을 현실로 만들 수 있다. 부드럽고 유연한 하이드로겔을 피부로 사용하면 이러한 의료 기기를 착용者와 주변 사람들에게 더 실제적인 것으로 만들 수 있다. 또한 감각 입력을 추가하여 동일한 양의 감각을 제공하거나 손실된 신체 부위를 대체할 수 있다.

자동차 부문

자동차 산업은 로봇 공학 통합의 선두에 있다. 이 연구는 인간과 안전하게 협업할 수 있는 로봇을 만들 수 있다. 이러한 장치는 인간과 상호 작용하거나 충돌할 때 인간과 같은 방식으로 반응할 수 있다.

농업 부문

감각이 있는 로봇은 이미 농업의 핵심 측면을 결정하는 데 사용되고 있다. 장치는 로봇 피부를 사용하여 무게를 줄이고 작동 시간과 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 시스템은 또한 성능을 개선하고 결과를 보장하기 위해 목적을 가진 AI 모델을 통합할 수 있다.

로봇 피부 타임라인

로봇 피부가 시장에 출시되기까지 5-10년이 걸릴 수 있다. 엔지니어들은 설계에 대한 더 많은 작업을 완료하고 파트너십 및 자금을 모금할 것이다. 성공적인 경우, 5-7년 내에 창고에 로봇 피부를 장착한 장치를 볼 수 있을 것이다. 모든 것이 잘 진행된다면 의료 기기는 10년 내에 이 옵션을 사용할 수 있을 것이다.

誰がロボット スキンを開発したか

케임브리지 대학교와 런던 대학교의 엔지니어들이 이 연구를 현실로 만들기 위해 협력했다. 논문은 David Hardman, Thomas George Thuruthel, 및 Fumiya Iida를 주요 저자로 나열한다. 특히, 이 연구는 Royal Society, Engineering and Physical Sciences Research Council, Samsung Global Research Outreach Program, 및 UK Research and Innovation의 지원을 받았다.

로봇 피부의 미래

팀은 현재 장치의 내구성과 감도를 향상시키는 데 집중하고 있다. 다음 단계에는 장치의 재료와 새로운 센서 유형에 대한 추가 연구가 포함될 것이다. 목표는 감각이 있는 시스템에서 단일 계층 피부를 혁신하고 촉진하며 미래에 멀티모달 센서 옵션의 사용을 촉진하는 것이다.

로봇 공학에 투자하기

로봇 공학 부문에는 여러 가지 경쟁자가 있다. 이러한 회사들은 인프라를 모니터링하는 로봇에서 의료 기기 및 군사 하드웨어에 이르기까지 다양한 제품을 제공한다. 모든 부문은 지난 10년 동안 상당한 성장을 보였으며, 분석가들은 미래에도 더 많은 성장이 예상된다. 여기서 한 회사가 미래의 채택을 자본화할 수 있는 기회가 있다.

UiPath

UiPath (PATH )는 2005년에 시장에 입장했다. 당시에는 DeskOver라는 이름으로 알려져 있었다. 회사의 창립자 Daniel Dines와 Marius Tîrcă는 새로 등장하는 산업을 위한 신뢰할 수 있는 로봇 자동화 소프트웨어를 만들고 싶었다. 회사의 첫 10년은 느리지만 꾸준한 성장을 보였다.

2015년에 회사 이름을 UiPath로 변경하고 운영을 확장했다. 회사 본부는 뉴욕에 있었고 런던, 방갈로르, 파리, 싱가포르, 워싱턴 D.C., 및 도쿄에 새로운 사무실을 열었다. 2021년에 UiPath는 미국 소프트웨어 IPO 중 하나를 개최하여 운영을 더욱 확장하기 위해 350억 달러를 확보했다.
오늘날 UiPath는 로봇 자동화에서 중요한 역할을 한다. 그들의 소프트웨어는 수천 명의 인간 동료와 다른 장치와 함께 작동하는 로봇 플릿을 유지하는 데 도움이 된다. 따라서 로봇 공학 산업에 노출되기를 원하는 사람은 UiPath 주식에 대해 더 많은 연구를 해야 한다.

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최종 생각: 로봇 피부의 미래

로봇 피부 개념은 미래에 인간과 로봇이 상호 작용하는 방식을 향상시킬 수 있다. 이 장치는 기존의 로봇에 통합되어 새로운 수준의 상호 작용과 능력을 제공할 수 있다. 이러한 이유와 더 많은 이유로, 이러한 엔지니어들의 노력을 칭찬해야 한다.
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참고 문헌:

^{1. David Hardman et al., 멀티모달 정보 구조화와 단일 계층 소프트 스킨 및 고밀도 전기 임피던스 토모그래피.Sci. Robot.10,eadq2303(2025).DOI:10.1126/scirobotics.adq2303}