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- 작성자이솔
- 작성일2021-12-17
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우리 대학 연구자가 강력한 악력을 가지면서 동시에 섬세한 도구 조작도 가능한 인간형 로봇 손을 개발하는 데 성공했다. 로봇 손 구동을 위한 모든 구성요소가 자체 내장된 데다 기존의 로봇 손들로는 불가능했던 여러 작업이 가능해 앞으로 다양한 분야에 활용될 전망이다.김의겸 교수(기계공학과)는 촉각 센서와 구동기를 비롯한 모든 구성요소를 포함한 일체형(All-in-one) 인간형 로봇 손 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번에 개발한 로봇 손은 일상 생활에 필요한 대부분의 도구를 조작할 수 있을 뿐 아니라 인간 수준의 자유로운 움직임이 가능하다.이번 연구 성과는 저명 학술지 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, Impact Factor 14.919)> 12월15일자에 온라인 게재됐다. 논문 제목은 ‘링크 구동 기반의 모든 구성요소가 통합된 인간형 로봇 손 (Integrated Linkage-Driven Dexterous Anthropomorphic Robotic Hand)’이다. 이번 연구에는 제1저자 및 교신저자로 김의겸 아주대 교수(기계공학과)가, 공동 제1저자로 정다운 고려대 박사과정 학생이 참여했으며, 한국기계연구원(KIMM) 로봇메카트로닉스실과의 협력 연구로 진행되었다.연구팀이 개발한 로봇 손은 강력한 악력을 가지면서 동시에 섬세한 도구 조작이 가능하다. 이번에 개발한 로봇 손이 들 수 있는 무게는 18kg에 달한다. NASA가 개발한 로봇(Robonaut II hand)의 가반하중이 9kg인 것을 고려해 볼 때, 아주대 연구팀이 개발한 로봇 손의 가반하중 18kg은 매우 높은 수준이다. 이에 기존의 로봇 손들로는 불가능했던 ▲맥주 캔 찌그러뜨리기 ▲무거운 아령 들기 등을 수행할 수 있다. 더불어 섬세한 움직임과 높은 자유도를 필요로 하는 다양한 도구의 사용도 가능하다. 연구팀은 이 로봇 손을 활용해 ▲가위로 종이 자르기 ▲핀셋으로 작은 칩 옮기기 등을 시현하는 데 성공했다. 인간형 로봇 손은 로봇 말단 장치 중 가장 작업의 영역이 넓고 활용성 역시 매우 높다. 현재 개발된 로봇 말단 장치들은 특정 환경에 특화되어 개발되었기 때문에 다양한 환경에서의 사용이 매우 제한적이다. 이에 국내·외 많은 연구자들이 인간형 로봇 손에 대해 활발한 연구를 해왔다. 그러나 사람 손 수준의 자연스러운 움직임과 강한 악력, 촉각에 기반한 섬세함까지를 모두 구현해 내기에는 여러 한계가 있었다. 특히 로봇 손은 우수한 성능을 얻기 위해 촉각 센서, 구동기, 제어기 등의 구성 요소를 필요로 하며, 이는 로봇 팔뚝 형태에 추가 모듈로 포함되어야 했다. 추가 모듈은 로봇 손과 상용 로봇 팔과의 결합을 어렵게 하는 요소가 된다.김의겸 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 촉각 센서와 구동기, 제어기 등의 모든 구성 요소를 로봇 손 자체에 내장시켜 완성해 냈다. 모든 구성 요소가 일체화(All-in-one)된 형태로 높은 자유도와 강한 악력, 정밀한 제어가 모두 가능한 고성능 로봇 손을 구현해 낸 것. 이에 기존 로봇 손에 비해 더욱 다양한 환경에서 폭넓은 활용이 가능하다. 이번 연구의 핵심 기술로는 링크 기반의 새로운 메커니즘 기술과 촉각 센서의 결합 기술을 들 수 있다. 연구팀은 링크 기반의 병렬 메커니즘과 직렬 메커니즘을 조합하여 새로운 메커니즘을 개발, 이를 통해 로봇 손 손가락의 독립적인 3자유도 움직임을 구현해 냈다. 3자유도 움직임이란손가락의 가장 안쪽 관절(중수지절간관절)에서의 두 방향 움직임(앞/뒤, 좌/우)과 중간 관절(근위지절간관절)의 한 방향 움직임(앞/뒤)을 의미한다. 김의겸 교수는 “손가락 크기의 좁은 공간에서 인간 손가락과 같은 3자유도의 독립적 움직임을 구현해 내는 것은 쉽지 않은 과제”라며 “링크 기반의 새로운 메커니즘 기술을 개발함으로써 이를 해결할 수 있었고 덕분에 기존 상용 로봇 팔과의 결합이 용이했다”고 설명했다.연구팀은 또한 로봇 손가락 끝에 민감도가 높은 6축 힘토크 센서를 내장, 손가락 끝에서 섬세하게 힘의 크기와 방향, 위치를 모두 측정할 수 있게 했다. 이 촉각 센서를 로봇 손에 내장하기 위해 연구팀은 결합 형태, 배선, 통신, 측정 보드를 고려하였고 컴팩트하게 결합할 수 있었다.김의겸 교수는 “이번에 개발한 고성능 로봇 손은 로봇 그리퍼나 의수를 비롯해 여러 분야에서 쓰일 수 있다”라며 “로봇 제어 연구, 딥러닝이나 강화학습 연구 등에도 적용 가능해 산업계와 우리 사회의 여러 영역에서 널리 활용되기를 기대한다”고 전했다. 이번 연구는 아주대학교 정착연구비 지원과 한국기계연구원 창의도전형 과제 지원으로 수행되었다. 이번에 개발된 로봇 손의 가반하중(물체를 들 수 있는 힘)은 18kg이다. 손가락 끝단에서 낼 수 있는 힘은 34N이고, 높은 자유도(15DOF), 20개의 관절 수, 1.1kg의 가벼운 무게, 최대 길이 218mm의 하드웨어 성능을 지닌다.
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- 작성자이솔
- 작성일2021-12-17
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우리 학교가 ‘학생 성공’을 주제로 포럼을 개최했다. 온·오프라인으로 진행된 이번 행사에는 교내·외 전문가들이 발표자로 참여, 교육 혁신 사례와 성과를 공유했다.<대학혁신지원사업 성과 확산 포럼 – 학생 성공을 위한 교육 혁신>은 지난 10일 우리 학교 연암관 강당에서 열렸다. 행사는 대학교육혁신원 유튜브 채널을 통해 생중계 됐다. 장우진 대학교육혁신원장의 개회사, 박형주 총장의 격려사에 이어 두 개의 세션이 마련됐다. 첫 번째 세션은 배상훈 성균관대 학생처장·학생성공센터장의 기조강연 ‘학생 성공 비전과 실천 : 3년의 성과와 과제’로 시작됐다. 배상훈 학생처장은 대학의 핵심 미션이자 시대정신으로 교육과 인재, 그리고 학생 성공을 꼽았다. 그는 성균관대가 출범시킨 ‘학생성공센터’를 소개하고, 센터에서 수행한 여러 프로젝트의 성과와 과제에 대해 발표했다. 이어 최정희 단국대 교육성과평가센터 교수가 ‘역량 중심 대학교육 실현을 위한 CQI(Continuous Quality Improvement) 적용과 성과’를 주제로 발표했다. 최정희 교수는 대학교육의 혁신을 ‘역량’이라는 키워드로 설명했다. 대학과 교수, 학생의 역량을 중심에 두고 대학 교육에 반영함으로써 대학의 경쟁력을 강화해야 한다는 것. 최 교수는 대학의 강의를 지속적으로 개선하기 위해 개발한 환류 기반 교수-학습 연계 시스템’ CQI(Continuous Quality Improvement)’의 체계와 적용, 성과에 대해 소개했다. 두 번째 세션에서는 우리 대학의 교육 혁신 시도와 성과에 대한 발표가 이어졌다. 신종호 아주대 교수학습개발센터장이 첫번째 발표자로 나서 ‘학생의 학습 성공을 돕는 데이터 기반 교육 및 지원 체계’에 대해 발표했다. 신종호 센터장은 우리 대학이 개발한 데이터 기반 교수학습지원체제 ‘ATLAS(Ajou Teaching & Learning Analytics System)’를 소개했다. 우리 대학은 2014년부터 이 시스템을 활용해 학습자와 학습 환경에 대한 데이터를 분석, 학습의 과정과 환경을 최적화할 수 있도록 지원해왔다. 더불어 데이터를 기반으로 학생들의 특성에 맞는 교과 및 비교과 맞춤형 학습경로를 제공하는 ‘PASS(Pathway to Ajou Students Success’)에 대해서도 소개했다. 최근 우리 학교가 개발하고 연구해온 AI기반 적응형 학습 플랫폼에 대한 설명도 이어졌다. 우리 학교는 학생 개개인에게 맞는 맞춤형 학습을 지원하기 위해 AI기반 글로벌 플랫폼 ALEKS를 도입하고 자체 개발도 이어왔다. 신종호 센터장은 “AI 플랫폼을 활용한 수업과 학업 성취도 간에 유의미한 상관관계가 있었다”며 “특히 이러한 시스템을 활용해 수업에서 상호작용을 많이 하는 과목일수록 학업성취도와의 상관관계 지수가 높았다”고 설명했다. 그는 학생 개개인의 속도와 수준에 맞는 맞춤형 학습, 그리고 이를 기반으로 한 강의실에서의 상호작용 확대를 위해 ▲교수자의 철저한 준비와 실행, 학교의 실질적 지원 ▲대학 차원의 AI 활용에 대한 목표 및 비전 확립 ▲대학 구성원과 부서 간의 협업 등이 필요하다고 덧붙였다. 이후 안지연 다산학부대학 교수의 ▲고강도 상호작용 중심의 교양교육 모델 및 운영 사례 신소재공학과 한광희 학생의 ▲대학혁신지원사업 학생 참여 사례 발표가 이어졌다.# 관련 기사 보기대학저널 : 아주대, '학생 성공' 위한 교육 혁신 사례·성과 공유# 관련 영상 보기한광희 아주대 신소재공학과 학생의 사례 발표
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- 작성일2021-12-13
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