그간 수술로봇은 장족의 발전을 이룩했지만, 그럼에도 불구하고 아직까지 인간의 손만큼 익숙한 로봇 팔을 구현하기는 힘든 상황이다. 개발된 어떠한 로봇 장비도 힘을 감지하고 조절하는 능력을 인간의 손처럼 완벽하게 구현하지는 못했기 때문이다.
최근 IEEE Sensors Journal에 게재된 연구결과에는 저가이며 밀리미터 크기의 힘 센서들을 제조하기 위한 새로운 방법이 기재되어 있다. 이 연구는 대학원생 조슈아 가포드, 공학과 응용과학의 로버트 J 교수, 우드 박사, 기계 및 바이오의료 공학 조교수 코너 웰시 박사에 의해 진행됐다.
이 논문의 주저자인 가포드는 “로봇 수술 장비들을 위한 힘 센서를 개발하는데 가장 큰 문제는 크기”라고 밝히며 “소프트 로봇 수술 시스템들은 작아야 하고 특히 이 시스템의 로봇 손가락 끝에 놓인 센서는 훨씬 더 작아야 한다”고 제언했다.
현재 일반적인 제조 기술들은 밀리미터 크기 센서들의 복잡성과 정교함을 갖추고 있지만 조립과 이용의 가격이 매우 높다. 이런 제조 문제를 해결하기 위해, 가포드는 우드 박사 연구실에서 개척한 제조 기술인 팝-업 제조를 응용했다. 종이접기와 팝-업 책에서 영감을 얻은 이 기술은 레이저 절삭 물질들을 얇고 평탄한 판으로 층을 만들어 복잡한 마이크로 기계들을 제조하고 있다.
센서는 함께 겹쳐지고 자기 조립을 촉진하기 위해 플렉서블 폴리이미드 층으로 이뤄져있으며, 라미네이트된 레이저로 가공한 스테인리스 스틸과 전기 접촉을 제공하기 위한 4층 구리로 구성된다. 초음파 세척기 내에서 흔들릴 때, 이 2D 구조는 연결된 스프링을 통해 상장형 3D 센서로 튀어 오른다. 2.7㎜의 풋프린트로 센서들은 8.6㎜ 내시경의 작업 부분을 통해 지나갈 만큼 충분히 작다.
이 연구의 다음 단계는 이 센서를 향후 터치센서와 함께 플렉서블 수술 로봇에 제공하도록 훨씬 더 작고 더 견고하게 만드는 것으로, 웰시 박사는 “이 제조 기술은 수술로봇 영역에서 혁신을 일으킬 것이며 이는 플렉서블 수술 장비의 팁에 장착될 수 있는 센서와 내시경의 새로운 가능성을 열 것”이라고 말했다.
출처 - KISTI미리안
