스웨터

카네기 멜론 대학교 연구진이 접촉 및 압력을 측정하는 직물 및 감지 시스템 개발

카네기멜론대학교

이미지: Robotics Institute의 연구팀이 개발하여 여기 로봇 팔에 장착된 RobotSweater는 접촉과 압력을 감지할 수 있는 기계로 편직된 직물 "피부"입니다.더보기

크레딧: 카네기 멜론 대학교

니트 스웨터를 편안하고 착용하기 쉽게 만드는 특성은 로봇이 인간과 더 잘 상호 작용할 수 있게 하는 것과 동일합니다.

카네기멜론대학교 로봇공학연구소 연구팀이 개발한 RobotSweater는 접촉과 압력을 감지할 수 있는 기계로 짠 직물 '피부'입니다.

컴퓨터공학부 로봇공학과 조교수인 Changliu Liu는 "우리는 이를 사용하여 인간과 상호 작용하는 동안 로봇을 더 똑똑하게 만들 수 있습니다."라고 말했습니다.

뜨개질을 하는 사람이 모든 종류의 실을 사용하여 모든 크기나 모양의 양말, 모자 또는 스웨터로 바꿀 수 있는 것처럼 뜨개질된 RobotSweater 패브릭은 고르지 않은 3차원 표면에 맞게 맞춤화할 수 있습니다.

"편직 기계는 편평하지 않은 형태, 구부러지거나 울퉁불퉁한 형태로 실을 패턴화할 수 있습니다"라고 최근 몇 년간 직물 제조에 중점을 두고 연구해온 SCS 조교수인 James McCann은 말했습니다. "그래서 우리는 구부러지거나 울퉁불퉁한 로봇에 맞는 센서를 만들 수 있을 것이라고 생각하게 되었습니다."

편직된 직물은 특히 안전이 가장 중요한 산업 환경에서 사람이 직물을 만졌을 때 로봇이 "느끼는" 데 도움이 될 수 있습니다. 산업계에서 인간-로봇 상호 작용을 감지하기 위한 현재 솔루션은 방패처럼 보이며 Liu는 일부 부품이 변형되어야 하기 때문에 로봇의 몸 전체를 덮을 수 없는 매우 단단한 재료를 사용한다고 말합니다.

로봇공학의 산업적 응용에 초점을 맞춘 연구를 하고 있는 Liu는 "RobotSweater를 사용하면 로봇의 몸 전체를 덮을 수 있으므로 가능한 모든 충돌을 감지할 수 있습니다"라고 말했습니다.

RobotSweater의 편직물은 전기를 전도하기 위해 금속 섬유로 만든 두 겹의 전도성 원사로 구성됩니다. 둘 사이에는 그물 모양의 레이스 패턴 레이어가 끼워져 있습니다. 누군가가 직물을 만지는 등 직물에 압력이 가해지면 전도성 원사가 회로를 닫고 센서가 이를 읽습니다.

SCS 조교수이자 RoboTouch 연구소 소장인 Wenzhen Yuan은 "힘이 행과 열을 함께 밀어서 연결을 닫습니다"라고 말했습니다. "전도성 줄무늬를 통해 힘이 가해지면 층이 구멍을 통해 서로 접촉하게 됩니다."

수십 개의 샘플 및 테스트를 포함하여 편직 레이어를 디자인하는 방법 외에도 팀은 배선 및 전자 부품을 부드러운 직물에 연결하는 또 다른 과제에 직면했습니다.

McCann은 "어리석은 물리적 프로토타입 제작과 조정이 많이 있었습니다."라고 말했습니다. "이 작업을 수행하는 학생들은 유망해 보이는 것에서 실제로 효과가 있는 것으로 발전했습니다."

효과가 있었던 것은 편직물의 각 줄무늬 끝에 부착된 스냅 주위에 와이어를 감는 것이었습니다. Snaps는 비용 효율적이고 효율적인 솔루션이므로 e-textiles로 알려진 전자 요소를 사용하여 직물을 만드는 취미 생활자라도 Snap을 사용할 수 있다고 McCann은 말했습니다.

"이러한 것들을 서로 연결하는 방법이 필요합니다. 그래야 늘어나는 현상을 처리할 수 있지만 실을 파괴하지 않을 것입니다."라고 팀은 유연한 회로 기판을 사용하는 방법도 논의했다고 덧붙였습니다.

로봇 본체에 장착되면 RobotSweater는 접촉의 분포, 모양 및 힘을 감지할 수 있습니다. 또한 현재 대부분의 로봇이 의존하는 시각 센서보다 더 정확하고 효과적입니다.

Yuan은 "로봇은 인간이 미는 방식으로 움직이거나 인간의 사회적 제스처에 반응할 수 있습니다"라고 말했습니다.

연구에서 팀은 RobotSweater를 장착한 동반자 로봇을 밀면 어느 방향으로 움직일지, 어떤 방향으로 머리를 돌릴지 지시한다는 것을 보여주었습니다. 로봇 팔에 사용될 때 RobotSweater는 사람의 손으로 밀어서 팔의 움직임을 안내하고, 팔을 잡으면 그리퍼를 열거나 닫도록 지시합니다.