기초과제
사물인터넷 기반 로봇의 경량화 및 구동성 강화를 위한 고분자/탄소복합소재 연구
A Study of Carbon/polymer Composite for The Weight Reduction and The Mobility Enhancement of IoT Robot
연구책임자 : 서종환 교수
본 연구는 고강도･초경량･고유연성･고전도성의 고분자탄소나노복합소재를 개발하고, 로봇부품별 소재 최적화와 시작품을 통한 성능 검증으로 산업적용 가능한 소재를 개발고자 함
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 고강도･고전도성 탄소나노복합체 개발
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| 2차년도 | 고강도･고전도성 탄소나노기반소재 개발
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| 3차년도 | 고강도･고전도성 탄소나노기반소재 개발
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| 4차년도 | 고성능을 위한 소재의 최적화 및 검증
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| 5차년도 | 고성능을 위한 소재의 최적화 및 검증
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| 6차년도 | 개발 소재의 통합 성능 최적화 및 적용가능성 평가 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 개발 초기에 공용 모듈인 라즈베리파이를 활용하여 리소스 및 예산의 부담을 줄이고 기 구축된 OS의 활용으로 시스템 개발 및 구축 단계를 획기적으로 간소화 해줄 것으로 기대됨
- 기존 가전 기기의 IoT화를 통해 IoT기기에 대한 장벽의 완화로 인한 수요자들의 접근성 향상과 시장의 활성화가 기대됨
- 공용 모듈을 통해 가정 맞춤형 IoT 기기의 제작이 가능해짐
- 사용자 중심의 UI/UX디자인으로 편리한 제품 사용 환경 제공이 가능해짐
- 사용자의 스마트폰 어플리케이션을 통한 모듈의 제어가 가능해지면서 IoT기기를 편리하게 이용 가능
- 범용 API를 개발하고 이를 공개하여 과제 결과물의 스프레드 확장 및 2차 산출물의 개발이 기대됨
산업화 1과제
가전 기기의 IoT제품화를 위한 공용모듈 개발
Development of common module for tailoring non-connected home appliances to ioT platform
연구책임자 : 최재붕 교수
본 연구는 공용 모듈인 라즈베리파이를 통해 가전기기의 스마트화 모듈을 개발하고자 함
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 라즈베리파이를 통한 1차 기능 구현 |
| 2차년도 | 공용 모듈 범용성 확보를 위한 대상 가전기기 확대 |
| 3차년도 | 라즈베리파이 소형화를 위한 하드웨어 및 펌웨어 개발 |
| 4차년도 | 상용화를 위한 제품 및 그래픽 디자인 |
| 5차년도 | 사업화 영역 확대를 위한 소프트웨어 플랫폼 구축 |
| 6차년도 | 사업화를 위한 제품 디자인 다변화 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 국내 로봇 산업의 소재 관련 기반 구축, 중소기업으로의 기술 지원 및 일자리 창출
- 개인서비스 로봇 시장의 미래 전망 기술 보유로, 시장 내 산업경쟁력 확보
- 로봇의 소음과 액추에이터의 크기 및 중량 문제를 해결함으로써 로봇의 실생활 활용에 기여
- 구동부품의 원천기술력 향상으로 재활로봇 분야, 라이프케어 로봇, 의료서비스 로봇 분야의 성장 유도
산업화 2과제
기계 학습을 이용한 인간 및 기계/전자 장비의 위기 관리 시스템 개발
Development of Crisis Management System for Human and Machine using Ensemble Learning Algorithm
연구책임자 : 서명원 교수
본 연구는 기계 학습을 이용한 인간 및 기계/전자 장비의 위기 관리 시스템을 제작하는 것이 목표임
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 차량 정보를 이용한 졸음 운전 감지 알고리즘 개발 |
| 2차년도 | 실시간 졸음 운전 예측을 위한 프로그램 개발 |
| 3차년도 | 헬스 케어/라이프 케어 시스템을 위한 생체 신호 수집 및 데이터 분석 알고리즘 개발 |
| 4차년도 | 헬스 케어/라이프 케어 시스템을 위한 모니터링 시스템 개발 |
| 5차년도 | 기계/전자 장비의 고장 데이터 수집 및 진단 알고리즘 개발 |
| 6차년도 | 기계/전자 장비의 실시간 고장 모니터링 시스템 개발 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 고해상도 차량 정보를 이용한 졸음 운전 감지 기술 개발로 고가의 장비 설치 없이 졸음 운전을 효과적으로 감지하여 충돌 사고를 감소시킬 수 있을 것으로 기대됨.
- 헬스 케어 및 라이프 케어 시스템의 개발로 고령화 시대를 대비할 수 있으며, 노약자뿐만 아니라 일반인들도 건강 및 생활을 체계적으로 관리할 수 있고, 온라인 모니터링을 통해 편의성 증대시킬 수 있음.
- 기계/전자 장비/설비의 고장 진단 및 모니터링 시스템을 통해 실시간으로 장비의 상태를 진단하고, 부품의 정비 주기 및 교체 주기를 예측할 수 있어 장비의 안전성 및 장비 사용의 경제성을 높일 수 있음.
- 제안된 학습 알고리즘 및 기술을 연구에 포함된 분야 이외에 다양한 산업군에 적용할 수 있어 그 활용도가 높음
산업화 3과제
지능형 로봇의 피킹작업을 위한 그리퍼용 Active Dry Adhesion 모듈 개발
A study of active dry adhesion module for picking gripper of intelligent robot
연구책임자 : 남재도 교수
본 연구는 지능형 로봇의 피킹작업을 위한 경량화된 고에너지효율, 고적하능력을 지닌 그리퍼용 active dry adhesion 모듈 개발이 최종 목표임
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 고분자 소재를 이용한 dry adhesion 기술 연구 |
| 2차년도 | 고분자 소재 합성 및 가공 기술 개발 |
| 3차년도 | 효과적인 전계 효과 구현을 위한 device 설계 연구 |
| 4차년도 | 경량화/소형화 된 dry adhesion device 개발 |
| 5차년도 | Device의 구동 및 제어를 위한 electric circuit/packaging 기술 개발 |
| 6차년도 | 그리퍼용 dry adhesion 모듈의 지능형 로봇 적용 연구 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 이미 상업화가 진행된 전통적인 기술인 진공을 이용한 suction cup을 대체
진공을 이용한 suction cup은 거친 표면이나 다공성 표면을 부착할 수 없는 한계점을 가지고 있으나 정전기적 인력을 이용하는 active dry adhesion 기술은 표면의 종류에 구애받지 않는다는 장점이 있음 - 기존의 기술에 비해 active dry adhesion 기술은 상대물의 표면에 구애받지 않고 에너지효율, 적하능력을 획기적으로 증가시킬 수 있음
- 물체 조작(handling, grasping, manipulation)기술은 제조용 로봇, 물류 로봇, 서비스 로봇, 생산자동화 등의 로봇 부가가치 창출의 핵심적인 영역으로 실용화 기대됨. 물류, 항공, 폐기물처리, 운송 등 다양한 분야로 확장이 가능한 원천기술로 다양한 로봇 분야에 적용 가능함
산업화 4과제
3D 프린터를 이용한 촉감센서 공정기술 개발
Abrication of tactile sensor by 3D printing technology
연구책임자 : 변도영 교수
본 연구는 신축성 인공 피부 기반의 스마트 촉감 센서를 3D 프린팅 기술로 개발하는 것이 목표임
| 구분 | 연구목표 | |
| 1단계 | 1차년도 | 생체조직 친화형 고분자 재료 선정 및 3D 프린팅을 이용한 형상 맞춤형 다공성 기판 공정연구 (인공 피부 환경 모사) |
| 2차년도 | 다공성 구조에 따른 기판의 기계적 특성 (신뢰성) 연구 | |
| 3차년도 | 3D 프린팅용 전도성 나노입자 재료 기초연구 | |
| 2단계 | 1차년도 | 3D 패터닝 프로세스 개발 (표면 스캐닝 기술 포함) |
| 2차년도 | 신축성 기판 위에서 전도성 나노입자 재료 프린팅 공정 최적화 | |
| 3차년도 | 인쇄기술 기반의 2, 3차원 센서 공정기술 개발 및 제작/평가 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 본 연구를 통해 다공성 기판 상에 나노소재 분산 용액이 패터닝 될 때 마이크로/나노채널 내부로 기능성 나노 소재들이 멀티 채널 내에서 선택적으로 전달되는 과정을 제어하고 고성능 및 고접착의 전극을 패터닝 할 수 있는 원천기술을 개발된다면, 다양한 산업 분야로의 확장이 가능하여 우리나라 기업의 경쟁력에 막대한 기여를 할 것으로 기대됨
- 고해상도 3차원 스캐닝 기술을 개발하여 다양한 표면에 인쇄 공정을 수행할 수 있음. 또한 굴곡성이 있는 지형에서도 안정적으로 용액이 형상을 유지할 수 있도록 개발하여 모바일 기기의 안테나 공정 혹은 자동차 대시보드 상의 디스플레이 제작 공정에 큰 기여를 할 수 있는 원천기술을 확보하게 됨
산업화 5과제
센서기반의 모니터링 및 제어 가능 개인맞춤형 재활보조 로봇 연구
A Study of Sensor Based Controlling and Monitoring Applied Customized Rehabilitation-Assist-Robot
연구책임자 : 서종환 교수
본 연구는 센서 기술을 도입하여 개인 맞춤형 재활보조 로봇을 제작하는 것이 목표임.
| 구분 | 연구목표 | |
| 1단계 | 1차년도 | 센서의 모니터링을 위한 통한 모션 데이터 추출기술 개발. (기존대비 센서활용 효율 10% 증가) |
| 2차년도 | 모바일 네트워크를 활용한 추출 데이터 공유기술 개발. (전송속도 20Mbps이상) | |
| 3차년도 | 피드백 제어를 통한 데이터 전송 프로세스 개발. (전송속도 20Mbps이상) | |
| 2단계 | 1차년도 | 피드백 제어를 통한 데이터 전송 프로세스 개발. (전송속도 20Mbps이상) |
| 2차년도 | 제어 데이터를 활용한 센서·구동기 연동 모션 제어기술 개발. | |
| 3차년도 | 데이터 축적에 따른 솔루션 제공이 가능한 개인맞춤형 재활 로봇 제작. |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 공간, 시간 등의 제약에서 벗어나 충분한 데이터 축적을 바탕으로 각 사용자에게 맞는 솔루션을 제공함으로써 보다 효율적인 재활보조가 가능할 뿐 아니라, 한 장비로 다양한 경우에 대한 대응이 가능함
- 한 환자의 경우에 대한 데이터 뿐 아니라 유사한 경우에 대한 데이터를 수집을 통해 빅데이터를 만들어 오직 개인만이 아닌 다수를 위한 틀을 제공함으로써 재활보조 로봇의 확산에 기여할 수 있음
- 사용자의 움직임을 제어해 근력 강화, 교정과 같은 역할을 수행할 수 있으므로 의료용 목적뿐 아니라 나아가 스포츠 산업 등 다양한 분야에 핵심 기술로 적용될 수 있음
산업화 6과제
플렉시블 조인트 로봇의 강인/고속 위치 제어 알고리즘 및 IoT 적용방안 개발
Development of robust/high-speed position control algorithm and IoT application of flexible joint robot
연구책임자 : 문형필 교수
본 연구는 유연 조인트의 경로 추정 오차 개선 및 알고리즘을 개발하고 IoT 환경 적용을 위한 로봇 사양 도출에 그 목적이 있음.
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 유연 매니퓰레이터 정밀 제어 기술 개발 |
| 2차년도 | 최적 시간 경로 생성 기술 개발 |
| 3차년도 | IoT 환경 적용 요구사항 도출 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 기술적 측면: 반복위치 정밀도 및 경로 정밀도 향상을 통한 산업용 로봇 기술의 한 단계 상승을 기대함
- 산업적 측면: 로봇 기술 향상에 따른 적용 분야 확대, 로봇 제조 기업 매출 증대. 로봇 사용 기업의 제품 품질 향상을 통한 매출 증대에 기여할 것으로 예상됨.
특별과제1
고무 역량 강화를 위한 공동연구실
Hyundai Motors Elastomer Lab
연구책임자 : 남재도 교수
본 연구는 로봇의 전반적인 품질 향상을 위해 고무 부분품 재현성 및 신뢰성 향상을 위한 연구로 배합비별 고무 물성치의 확보 및 보강제의 종류 및 함량(배합비)에 따른 물성치 확보와 고무부분품의 최적설계를 그 목표로 함.
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 다양한 환경에서의 고무수명 시험 다양한 배합비에서의 고무 물성 평가 |
| 2차년도 | |
| 3차년도 | 고무수명 예측을 위한 아레니우스 기반 모델링 |
| 4차년도 | 카본블랙에 함량에 따른 고무 기계적 물성 평가 기타 충진제에 함량에 따른 고무 기계적 물성 평가 |
| 5차년도 | 고무 내열성 향상을 위한 최적 배합비 설계 |
| 6차년도 | 실험 결과를 데이터베이스화하여 배합비에 따른 고무 물성지도 유한요소법(FEM)을 이용한방진고무 및 부싱 / 마운트 최적화 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 고무 컴파운드에서의 보강제 종류, 함량에 따른 고무의 열적 기계적 거동을 예측하고, 그 수명을 예측하는 마스터 curve 설계를 통한 고무 제품 수명 및 성능 평가가 가능해져 로봇, 항공기, 자동차등의 품질 향상과 함께 안전성 향상이 기대됨.
- 고무 강화 메카니즘을 규명하여 각 충진제별 강화 메커니즘을 해석 할 수 있을 것으로 예상되며, 이는 고무 고유의 비선형적 거동과 각 보강제의 역할을 도출, 해석하는 연구로 관련 분야의 기초 학문적 지식의 확보가 가능할 것으로 예상됨. 수명향상 및 신뢰성 향상이 기대됨.
- Modeling에 기반하는 고무 부분품의 설계 및 해석이 가능해져, 기존 try and error법에 의존 하였던 기존 고무 소재 개발 및 생산에 있어서 시간 및 경비 절감이 가능할 것으로 기대됨.
- 5~6년 연구 결과들을 데이터베이스화하고 이를 통한 고무제품의 다양한 물성지도의 확보가 기대됨
특별과제2
과제명: 회전체 체결용 볼트의 풀림 현상 파악 및 선행검토를 위한 볼트 풀림 지수화
Investigation of bolt loosening in rotating body and indexation of bolt loosening for feasibility analysis
연구책임자 : 서명원 교수
본 연구는 단일 볼트 해석 및 회전체 구조물(휠 너트)의 볼트 풀림 해석과 단일 볼트 풀림 시험 및 마찰계수 측정/DB화, 설계자용 해석 템플릿 개발 및 자동화를 목표로 수행된다.
| 구분 | 연구목표 |
| 1차년도 | 단일 볼트 해석 회전체 볼트 풀림 해석 단일 볼트 풀림 시험 마찰계수 측정 시험 및 마찰계수 DB화 설계자용 해석 템플릿 개발 및 자동화 |
기대효과(파급효과 / 활용방안)
- 신차 개발 시 볼트 체결물에 대한 사전 검토용으로 볼트 풀림 해석 활용
- 볼트 풀림 조건 파악을 통한 체결부 설계의 객관적 가이드라인 제공
- 체결부 신뢰성 증대
- 볼트 풀림에 영향을 주는 인자 분석을 통해 체결부에 따른 전용 볼트 제작