초고감도 로봇 '손가락', 환자 맥박 측정, 덩어리 확인 가능

중국과학기술대학의 연구원들은 환자의 맥박을 측정하고 비정상적인 덩어리를 확인하는 등 일상적인 진료실 검사를 수행할 수 있는 정교한 촉각을 가진 부드러운 로봇 "손가락"을 개발했습니다. 이 연구는 10월 9일 Cell Press 저널 Cell Reports Physical Science 에 게재되었습니다.

이러한 기술을 사용하면 의사가 유방암과 같은 질병을 조기에 발견하고 치료 가능성이 더 높아질 수 있습니다. 또한 불편하고 침습적으로 보일 수 있는 신체 검사 중에 환자가 편안함을 느끼는 데 도움이 될 수 있습니다.

"효율성을 향상시키기 위한 추가 개발을 통해 우리는 이러한 손가락으로 만든 능숙한 손이 미래 병원에서 의사처럼 '로보닥터' 역할을 할 수 있다고 믿습니다."라고 과학대학교의 센싱 기술 연구원인 왕홍보(Hongbo Wang)는 말합니다. 중국의 기술과 연구의 저자입니다. "기계 학습과 결합하면 자동 로봇 검사 및 진단이 가능하며 특히 의료 종사자가 심각한 미개발 지역에 도움이 됩니다."

견고한 로봇 손가락이 이미 존재하지만 전문가들은 이러한 장치가 진료실 환경에서 요구되는 섬세한 작업에 적합하지 않을 수 있다는 우려를 제기했습니다. 일부에서는 지나치게 열성적인 로봇 손가락이 검사 중에 덩어리를 파열시킬 수 있다는 두려움을 포함하여 잠재적인 안전 문제를 지적했습니다. 최근 과학자들은 인간 손의 움직임을 재현할 수 있는 가볍고 안전하며 저렴한 소프트 로봇을 개발했습니다. 그러나 이러한 장치는 실제 손가락처럼 터치하는 물체의 복잡한 속성을 감지할 수 없습니다.

저자는 "지난 10년 동안 눈부신 발전에도 불구하고 문헌에 제시된 대부분의 부드러운 손가락은 여전히 ​​인간의 손에 비해 상당한 격차를 가지고 있다"고 썼으며 로봇 손가락은 "'실제 세계' 시나리오"를 처리할 준비가 되어 있지 않다고 지적했습니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 연구원들은 두 부분으로 구성된 전도성 섬유 코일을 포함하는 간단한 장치를 개발했습니다. 하나는 장치의 굽힘 액추에이터(움직일 수 있게 하는 부품)의 각 공기 챔버에 감긴 코일이고, 손가락 끝. 연구팀은 장치의 전류 흐름에 영향을 미치는 특성을 측정함으로써 손가락이 물체에 닿을 때 손가락이 얼마나 구부러지는지, 그리고 손가락 끝의 힘을 실시간으로 모니터링할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이런 방식으로 장치는 사람이 만지는 것만큼 효과적으로 물체의 속성을 인식할 수 있습니다.

장치를 테스트하기 위해 연구원들은 손가락 끝에 깃털을 문지르는 것부터 시작했습니다.

"확대된 보기는 저항 변화를 명확하게 보여주며, 이는 힘 감지의 높은 감도를 나타냅니다."라고 저자는 썼습니다.

다음으로, 그들은 유리 막대로 손가락 끝을 두드리고 밀고 손가락을 반복적으로 구부리면서 장치의 센서가 가해진 힘의 유형과 양을 정확하게 인식하는 것을 관찰했습니다. 손가락의 의료용 절단 부위를 테스트하기 위해 로봇 팔에 장착하고 의사처럼 누르는 대형 실리콘 시트에 박혀 있는 세 개의 덩어리를 식별하는 것을 관찰했습니다. 로봇 팔에 장착된 동안 손가락은 참가자의 손목에 있는 동맥을 정확하게 찾아 맥박을 측정했습니다.

저자는 "인간은 손가락으로 누르기만 하면 다양한 물체의 강성을 쉽게 인식할 수 있다"고 썼습니다. "마찬가지로 (장치)는 굽힘 변형과 손가락 끝의 힘을 모두 감지할 수 있기 때문에 간단히 물체를 누르는 것만으로도 인간의 손과 유사한 강성을 감지할 수 있습니다."

연구원들은 펄스를 측정하고 시뮬레이션된 덩어리를 검사하는 것 외에도 로봇 손가락이 "인간 손처럼" 입력하여 "hello"라는 단어를 철자할 수 있음을 발견했습니다.

추가 센서를 사용하여 로봇 손가락 관절의 유연성을 높이고 장치가 인간 손가락처럼 여러 방향으로 움직일 수 있게 함으로써 가까운 미래에 효과적이고 효율적인 의료 검사를 수행할 준비가 될 수 있다고 저자는 결론지었습니다.

Wang은 "우리는 인간 손의 비교할 수 없는 기능과 정밀한 조작을 모방하기 위해 센서화된 인공 근육 구동 로봇 팔과 함께 지능적이고 능숙한 손을 개발하기를 희망합니다"라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241009121335.htm