로봇용 촉각 센서 동향(2020년 11월 조사) (일본어판)

~소프트 로보틱스에 있어서 필수 개발이 다양한 각도에서 진행되고 있어 실용화를 향한 대응이 가속화~

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1. 로봇용 촉각센서란

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2. 로봇용 촉각센서의 유형

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2-1. 촉각압 센서

2-1-1. 전기저항방식

2-1-2. 정전용량방식

2-1-3. 광학방식

2-1-4. 압전방식

2-2. 미끄럼각 센서

2-3. 근접각센서

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3. 로봇용 촉각센서의 시장규모 추이와 예측

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【그림·표1. 촉각센서의 일본국내 및 WW 시장규모 추이와 예측(금액: 2019-2024년 예측)】

【그림·표2. 촉각센서 수요분야별 WW 시장규모 추이와 예측(금액: 2019-2024년 예측)】

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4. 로봇용 촉각센서 관련 기업·연구기관의 대응동향

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4-1. 국립대학법인 오사카대학

(1)기존 시각/촉각센서의 한계와 근접각센서의 제안

(2)고속 근접각센서

【그림1. 고속 근접각센서의 응용 (a)시트형 센서, (b)원통형 센서, (c)유연 센서, (d)로봇핸드 손가락 끝에 센서를 탑재】

【그림2. 근접각센서와 촉각센서의 배치】

(3)고속·고정밀 근접각센서를 이용한 종이풍선 잡기 사례

【그림3. 고속·고정밀 근접각센서를 탑재한 로봇핸드】

【그림4. 제어에 이용한 특수 삼각측량의 원리: 회로기판의 배치(왼쪽), 광로차를 이용한 삼각측량의 원리(오른쪽)】

【그림5. 박형·USB 급전타입 고속·고정밀 근접각센서】

4-2. 주식회사 Oga

【그림6. 촉각센서의 솔루션 구성】

(1)힘의 강약까지 검지하는 고기능 촉각센서

【그림7. 촉각센서 헤드의 외관】

(2)의료·개호분야에서의 응용을 목표로 한 면압분포검출기술의 개발

【그림8. 초박형 촉각 필름의 특징】

【그림9. 초박형 촉각 필름 애플리케이션】

(3)고정밀 페더터치 촉각센서 개발

【그림10. 초박형 촉각 필름 애플리케이션】

4-3. 국립대학법인 가가와대학

(1)나노 촉각 디바이스의 타깃

【그림11. 나노촉각센서의 외관(왼쪽)과 구조모식도(오른쪽)】

【그림12. 나노 촉각 디바이스 개발의 타깃(블루우션】

【그림13. 표면 요철과 마찰의 공간분포 측정 예】

(2)나노 촉각 디바이스를 장착한 촉감 스캐너

【그림14. 촉감 스캐너의 외관(왼쪽)과 모식적으로 나타낸 주사의 상태】

(3)나노촉각센서의 의공학 연계

【그림15. 복강경 겸자에 대한 나노촉각 디바이스 구현】

【그림16. 나노 촉각 디바이스를 실장한 복강경 겸자를 이용하여 장기의 미끄럼을 모의했을 때 촉각신호의 변화】

4-4. 국립대학법인 규슈공업대학

(1)혈관 내를 손가락으로 가리듯 촉진하는 극소 카테터형 촉각센서

【그림17. 카테터형 촉각센서의 이미지】

【그림18. 카테터형 촉각센서의 시제품】

【그림19. 생체분자로 수식한 촉각센서의 모델】

(2)형상기억 폴리머를 이용한 로봇용 촉각센서

【그림20. 형상기억 폴리머를 이용한 로봇암】

【그림21. SMP를 이용한 역각센서 모식도(a)와 외관(b)】

【그림22. SMP를 이용한 촉각센서 모식도】

4-5. 국립대학법인 구마모토대학

【그림23. 제작한 오목형태로 가공한 기재에 대한 압전막 도포와 플렉서블·박형 압전막 디바이스】

【그림24. 연속 도포 프로세스에서 곡면 도포하는 로봇암식 코팅 장치】

【그림25. 감압분포센서의 힘 입력에 대한 주파수별 감도】

【그림26. 압력분포를 취득하는 매트릭스 어레이 구조와 시작 센서】

4-6. XELA Robotics 주식회사

(1)3축 촉각센서 모듈 'uSkin' 센서의 원리

【그림27. 촉각센서 uSkin의 외관】

【그림28. 촉각센서 uSkin의 원리】

(2)3축 촉각센서 모듈 uSkin 센서 "XR 시리즈"의 특징

【그림29. 촉각센서 uSkin을 장착한 로봇 그리퍼】

①디지털 출력

② 섬세하고 튼튼함

③ 장착이 용이함

④ 저가

4-7. Touchence 주식회사

(1)유연촉각센서 'Shokac Cube™'

【그림30. “Shokac CubeRT™”의 외관】

(2)MEMS 촉각센서 'Shokac Chip™'

【그림31. "Shokac Chip™"의 외관】

(3)촉감촉각센서 'Shokac Probe™'

【그림32. “Shokac Probe™”의 외관】

4-8. Toyoda Gosei 주식회사

(1)e-Rubber의 기본적 특성

①액추에이터 기능

【그림33. 전기를 힘으로 변환하는 구조】

② 센서 기능

【그림34. 힘을 전기로 변환하는 구조】

(2)e-Rubber의 응용

①로봇핸드 촉각센서

【그림35. 촉각센서를 갖춘 핸드를 가진 바리스타 로봇의 사례】

② 햅틱스

【그림36. e-Rubber를 이용한 햅틱스 사례】

③ 심장수술 트레이닝 시뮬레이터 'Supe RBEAT'

【그림37. 심장수술 트레이닝 시뮬레이터 "Supe RBEAT"】

④ 인솔 센서

【그림38. 인솔 센서】

4-9. NISSHA 주식회사

(1)로봇핸드 파지력을 검출할 수 있는 경박하고 구부릴 수 있는 전단력 센서

【그림39. NISSHA의 전단력 센서 콘셉트】

【그림40. 필름형 전단력 센서의 외관(왼쪽)및 센서를 곡면 위에 붙인 이미지(오른쪽)】

4-10. 학교법인 후쿠오카 대학

(1)정전용량 근접각·촉각센서 개발

【그림41. 정전용량 근접각·촉각센서의 원리】

【그림42. 정전용량 근접각·촉각센서의 구조 및 로봇에 장착된 정전용량 근접각·촉각센서】

(2)근접각 ToF 센서 개발

【그림43. 로봇에 장착된 근접각 ToF 센서 어레이】

(3)ToF, 정전용량 복합센서 개발

【그림44. ToF·정전용량 복합센서의 개념을 나타낸 모식도】

【그림45. 로봇에 장착된 ToF·정전용량 복합센서】

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5. 로봇용 촉각센서의 미래전망

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