주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이대영 교수 연구실, 130g으로 100kg 드는 초강력 소프트 그리퍼 Nature Communications 게재 (KIST 공동연구)
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  • 2023-09-18 17:14:28|
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저널 원문링크: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40358-y
영상자료: https://www.youtube.com/watch?v=QfiHDOGnhcE

  소프트 로봇 그리퍼 기술은 천, 종이, 실리콘과 같은 부드럽고 유연한 소재로 로봇 그리퍼를 제작하여 포획 대상을 안전하고 효율적으로 잡을 수 있도록 하는 기술이다. 하지만 부드러운 소재로 만들어져 무거운 물체를 들어 올리는 것이 어렵고 약한 외부 충격에도 물체를 놓치기 쉽다는 치명적인 단점 때문에 제한적으로만 활용되어 왔다.

  이러한 가운데 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 항공우주공학과 이대영 교수팀은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 지능로봇연구단 송가혜 박사 연구팀과의 공동연구를 통해 130g의 무게로 100kg 이상을 파지할 수 있는 위빙 소프트 그리퍼를 개발했다고 밝혔다.

  이전 소프트 로봇 그리퍼는 소재 개선을 통해 접지력을 높이거나 보강 구조를 사용하는 방법 등으로 성능 향상을 시도하였다. 하지만 본 연구에서는 직물 구조에서 착안한 새로운 접근 방법을 통하여 소프트 그리퍼의 성능을 극적으로 높이는 것에 성공하였다. 직조 기술은 낱개의 실을 단단하게 얽히게 하여 견고한 직물을 만드는 기술로 구석기 시대부터 현재에 이르기까지 의류나 가방 등에 널리 활용되고 있다. 연구자들은 낱개의 실은 약하지만 직조 구조로 얽힌 직물은 무거운 물건을 안정적으로 지지할 수 있다는 사실에 주목하였다. 그리고 이러한 원리를 이용하여 여러개의 얇은 PET 플라스틱 띠로 그리퍼를 만들고, 이 띠들이 직조 구조로 얽히고 풀어지는 것을 자유롭게 할 수 있도록 설계하였다.

  이렇게 제작된 위빙 그리퍼는 130g의 무게로 100kg 이상의 파지 성능을 보여주었으며, 플라스틱 띠의 유연성을 이용하여 얇은 카드나 과일, 꽃 등의 다양한 물체 파지도 가능하였다. 또한 하나의 구동기만으로 동작이 가능하고, 단순한 플라스틱 띠이기 때문에 고장이나 오염에 대한 문제도 거의 없다. 이러한 성능은 기존 그리퍼에 비해 수십배 이상의 무게 용량 및 활용 범위를 보이는 성과이며 연구팀이 주 재료로 활용한 PET외의 탄성을 가지고 있는 어떤 유연 재료로든 제작이 가능하기 때문에 더욱 다양한 분야에서 뛰어난 성능을 보일 것으로 예상된다.

  또한 위빙 그리퍼는 재료 단가가 수 천원 이내로 저렴하여 경제적으로 경쟁력이 있고, 제작 방식도 매우 간단하며 다양한 크기로 제작이 가능하기 때문에 그리퍼를 필요로 하는 다양한 로봇 분야에서 활용이 가능할 것으로 기대된다. 

  본 연구결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’ (IF:16.6, JCR 분야 상위 8.2%) 최신호에 게재되었으며, 강경지 석사과정(KIST, 고려대학교)이 제 1저자, 김영주 박사(IBS), 이성진 석사과정(KAIST), 김세권 교수(KAIST)가 공저자로 참여하였다. 본 연구는 한국연구재단 우수신진연구자 지원사업, 교육부 BK21 PLUS 프로그램의 지원을 통해 수행되었다.
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