[설계논문리뷰]로봇 손의 링크 구조

 

 

로봇 개발이 세계적으로 화두가 되고 있음에 따라, 로봇에 관한 연구를 더욱 열심히 해야겠다는 생각이 들어, 논문 리뷰도 한번씩 하기로 했습니다.

 

이번에 소개할 연구는 "통합 링크 구동 방식의 민첩한 인간형 로봇 손"

 

원 제목은

 

<Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand>

 

입니다.

 

---

 

논문 핵심 요약

이 논문은 로봇 손의 개발에 관한 연구로, 특히 인간의 손과 유사한 수준의 민첩성과 감각 기능을 갖춘 인공 로봇 손의 설계와 구현에 초점을 맞추고 있습니다.

15개의 자유도, 20개의 관절을 통해 높은 민첩성을 가지며, 최대 34N의 끝단력, 그리고 무게는 1.1kg, 햅틱 기능까지 구현하고 있습니다.

 

즉, 복잡한 작업을 가능하게 하며, 사람과 로봇 간의 상호 작용에 매우 유리한 로봇 손 제작에 관한 내용입니다.

 

 

 

 

Finger의 구조 

 

논문에서 제공하는 Robot hand 및 finger의 구조 입니다. 

실제 사람의 손과 손가락이 움직이는 구조를 최대한 모사할 수 있는 메커니즘이 고안되어 있고,

그 메커니즘을 손의 크기 안에서 모두 구성하고, 구동시키기 위한 전장 보드까지 모두 컴팩트하게 구성되어 있습니다.

 

 

개발한 Robot Hand의 특징

논문에서 개발한 Integrated Linkage-driven Dexterous Anthoropomorphic Robotic Hand, ILDA hand)는 15개의 자유도와 20개의 관절을 가지고 있습니다. 

 

 

 

15개의 자유도를 하나의 손에 넣는다는 것은 사실 기구적으로나 제어적으로나 쉽지 않은 일입니다.

논문에서 소개하는 Finger의 기구학적 구조만 봐도 얼마나 복잡한 구성을 갖고 있는지 알 수 있죠.

 

하지만 이렇게 복잡하고 작은 메커니즘을 사용하면서도 전체 무게는 1.1kg, 그리고 끝단에서 34N의 힘을 낼 수 있다고 소개하고 있습니다.

 

물체와의 접촉을 정밀하게 감지할 수 있는

햅틱 기능도 포함되어 있는데, 햅틱 기능을 통해 로봇은 더욱 정교하고, 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.

 

 

 

 

수행능력 평가

논문 내용 중에서, 개발된 로봇 손을 이용하여 가위로 종이를 자르기도 하고, 핀셋으로 정교한 작업을 수행하기도 합니다.

정말로 이 로봇 손이 요구사항을 충족시킬 수 있을 정도로 작업능력을 가지고 있느냐를 측정하기 위해 다양한 테스트를 했다고 나옵니다.

 

 1) 로봇의 작업 영역 

로봇 손가락의 작업 영역을 분석하여, 로봇 손이 인간의 손과 유사한 수준의 동작 범위를 가지고 있다는 것을 확인했습니다.

 

2) 손가락 힘 및 햅틱 감각기능 검증

 로봇 손가락 끝단에서 발생하는 힘을 측정하고, 햅틱 센서를 통해 물체의 접촉을 감지할 수 있는지 평가하여 결과를 그래프로 보여주고 있습니다. 

 

3) 물체 조작 능력 평가

가위, 핀셋 등의 다양한 도구를 이용하여 물체를 조작하는 실험을 진행하였고, 이를 통해 로봇 손이 섬세한 조작 작업을 수행하는 것이 가능하다는 것을 입증하고 있습니다.

 

4) 내구성 및 신뢰성

장시간 작동 테스트를 수행하였으며,  (정확한 시간에 대한 정보는 나와있지 않지만..) 지속적인 사용에도 불구하고 높은 성능을 유지할 수 있는 내구성과 신뢰석을 확인했다고 합니다.

 

 

---

 

이 논문에서는 ILDA hand 개발에 대한 상세한 기술 정보, 설계 원리, 구조적 특징, 재료, 메커니즘과 센서 시스템을 포함하여 로봇 손을 만들기 위한 많은 정보들을 제공하고 있습니다.

정확히 똑같이 만들 수 있을 정도의 수준은 아니지만, 로봇 손을 개발하기 위해서 많은 도움을 얻을 수 있을만한 논문으로 보이기 때문에,  다시한번 정독할 필요가 있어 보이네요.