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우리 학교 기계공학과 김의겸 교수팀이 세계 최초로 자동화된 6축 힘토크 센서 보정 로봇 시스템을 개발했다. 이에 로봇용 센서 분야에서 파급효과가 클 것으로 예상된다.

연구 내용은 ‘다축 힘토크 센서의 정밀 보정용 다양한 힘 조합이 가능한 자동화 로봇 보정 장치(Automated Calibration Robotic System Capable of Producing Versatile Force Combinations for Multiaxis Force/Torque Sensors)’라는 제목으로, 자동화 및 제어 분야 저명학술지인 <IEEE 산업정보학학회 저널(IEEE Transactions on Industrial Informatics, IF: 12.3, JCR%=2.3%)에 지난 13일 게재됐다.

이번 연구에는 아주대 기계공학과 대학원  황진학 학생(석사과정)이 제1저자로, 이우성·이세란 학생이 공동저자로 참여했다. (주)에이딘로보틱스 김용범 박사(공동저자)와 김의겸 교수(교신저자)도 함께 참여했다.

6축 힘/토크센서는 휴머노이드 및 다양한 로봇 시스템에서 중요한 구성요소이다. 하나의 센서에서 6축의 모든 힘을 측정할 수 있기 때문에 로봇이 섬세한 힘 제어가 가능하다. 하지만, 현재까지 이를 자동으로 보정할 수 있는 시스템이 존재하지 않았기 때문에 매번 사람이 수작업으로 보정 작업을 수행해야 했다. 센서 초기 데이터를 원하는 힘의 단위로 변환 시켜주기 위해서는 보정 작업이 필요하다. 때문에 센서의 가격이 높아지고, 로봇 센서 보편화에 한계로 작용해왔다.

 6축 힘/토크의 보정은 단순히 한 축 방향의 힘만을 분석하는 것이 아니라, 6축 축 방향의 모든 힘의 비선형성과 축간간섭현상(crosstalk phenomenon)을 고려해야 하기 때문에 고난도의 기술력을 요구한다. 이를 자동화 시키는 것은 더욱 도전적인 문제이기 때문에, 그동안 힘 센서 연구 활동은 많았지만 현재까지 이를 완전히 해결하지는 못했다.

아주대 김의겸 교수 연구팀은 원천적인 새로운 메커니즘 개발부터 디자인, 제어, AI, 구현까지 원천 및 응용 기술 개발을 진행했다. 이를 통해 6축 힘/토크에 대한 모든 조합을 구현하면서도 로봇 자동화가 가능한 로봇 시스템을 개발했다. 3개의 수직력과 3개의 수평력을 사용하여 6축 힘/토크를 생성하는 새로운 원리를 제안한 것. 국내에서 협동로봇시장이 확대됨에 따라 로봇 및 인간의 안전 문제를 해결하기 위해 로봇용 센서는 필수적인 구성 요소가 될 것으로 보인다. 이에 아주대 연구팀의 연구 성과가 시장 확대에 기여할 수 있을 전망이다. 

김의겸  교수는 "공학자로서 사람들의 삶을 더 윤택하게 하는데 도움이 될 연구를 이어가고 싶다"며 "학술적으로 가치가 높으면서도, 실제 산업과 사회에서 쓸모있는 기술을 개발하기 위해 노력할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부의 로봇산업핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

https://www.ajou.ac.kr/kr/ajou/news.do?mode=view&articleNo=246405&boardNo=6