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R & E 활동 보고서 <Flex Senser를 이용한 로봇 손 탐구>

"R & E 활동 보고서 "에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2023.05.25 최종저작일 2023.05
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R &amp; E 활동 보고서 &lt;Flex Senser를 이용한 로봇 손 탐구&gt;
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    소개

    "R & E 활동 보고서 "에 대한 내용입니다.

    목차

    Ⅰ. 서론
    1. 연구 동기 및 목적
    2. 연구 시기 및 방법

    Ⅱ. 이론적 배경
    1. 관련 이론 탐색
    2. 선행 연구의 분석

    Ⅲ. 연구과제 실행
    1. 실험 도구
    2. 연구과제의 실행

    Ⅳ. 실험의 한계와 해결방안
    1. 한계 및 해결방안

    Ⅴ. 기대효과
    1. 기대효과

    Ⅵ. 참고문헌

    Ⅶ. 부록
    1. R & E(과제별 연구) 활동에 따른 수기

    본문내용

    1. 연구 동기 및 목적
    전자 부품으로‘사람의 손처럼 움직이는 로봇 손을 만들 수 있을까?’라는 호기심이 생겼다. 인터넷을 찾아보니 굽어짐에 따라 저항값이 달라지는‘Flex Sensor’를 알게 되었고, 60도 이상의 온도에서 녹는 플라스틱을 알게 되어 이것을 손 모형의 재질로 사용하게 되었다. 비록 처음으로 알게 된 전자 부품의 코딩과 손 모형을 실제로 만드는 작업이지만, 한번 만들고 싶다는 의지가 있어 탐구하게 되었다.
    위험하거나 사람의 손 구조로는 힘든 작업을 대신하는 로봇 손을 직접 만들어봄으로써 그 작동 원리를 알고 전자 회로에 대해 지식을 쌓아 4차 산업에 대해 한발 다가가고자 본 연구를 진행하게 되었다.

    2. 연구 시기 및 방법
    가. 연구 시기
    본 연구는 20××년 6월부터 20××년 8월까지 총 3개월에 걸쳐 2차례씩 실시하였으며 6월 중 실험 계획 및 진행, 8월 중 소논문을 작성한다.

    구분


    횟수
    20××년
    6
    23일, 24일
    2회
    7
    14일, 15일
    2회
    8
    11일, 12일
    2회

    【표-1】탐구활동의 월별 조사일지

    나. 연구 방법 및 실험방법
    1) 문헌조사
    사람의 손 모형을 만들기 위해 사람의 손 뼈 구조와 Flex Sensor를 코딩하기 앞서 먼저 이 센서에 대해 자료를 찾아보았다.

    2) 로봇 손 제작
    사람의 손 뼈 구조를 참고하여 플라스틱으로 손 모형을 만들었다. Flex Sensor를 장갑에 부착하고 각 손가락의 저항 값을 구하였다. 브레드보드를 이용해 손 모형과 Flex Sensor를 전선으로 Arduino 보드와 연결하였다. 컴퓨터로 직접 코딩하며 테스트를 진행하였다. 과정 중 한계를 찾아 수정한 다.

    가. 실험 준비물 :
    Flex sensor, 물라스틱, 전자부품키트, Arduino 보드, 목장갑, 낚싯줄, 서브 모터, 박스, 브레드 보드
    나. 실험 과정
    1) 플라스틱을 60도 이상의 온수에 녹인 후 사람의 손뼈 구조를 참고하며, 뼈가 있는 자리는 공간을 만들고 마디를 잘라 굽혀질 수 있게 하였다. 이를 5개 만들고 서로 붙였다. 그리고 목장갑을 씌웠다.
    2) 박스는 손 모형과 서브모터를 고정시켜야 하므로 박스가 굽어지지 않도록 겹겹이 쌓아 붙이고 손 모형을 박스 끝에 부착하였다.

    참고자료

    · 상상을 현실로 만드는 아두이노(Arduino)- 박경진
    · 놀라운 인체의 원리- 데이비드 맥컬레이
    · 모두의 아두이노- 다카모토 다카요리
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 사람의 손뼈
      사람의 손은 매우 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 손에는 총 27개의 뼈가 있으며, 이 뼈들은 손가락, 손바닥, 손목 등 다양한 부분으로 구성되어 있습니다. 이러한 복잡한 구조로 인해 손은 다양한 동작을 수행할 수 있습니다. 손가락 관절의 움직임, 손목의 회전 등을 통해 사람은 물건을 잡거나 미세한 작업을 수행할 수 있습니다. 또한 손의 뼈는 단순히 구조적인 역할뿐만 아니라 감각 기능도 담당하고 있습니다. 손가락 끝의 신경 말단은 촉감을 감지하여 뇌로 전달하며, 이를 통해 사람은 물체의 질감, 무게 등을 인지할 수 있습니다. 이처럼 사람의 손은 매우 복잡하고 정교한 구조를 가지고 있으며, 이를 이해하는 것은 로봇 손 제작 등 다양한 분야에서 중요한 의미를 가질 것입니다.
    • 2. Flex Sensor
      Flex Sensor는 물체의 굽힘 정도를 감지하는 센서로, 로봇 손 제작에 널리 활용되고 있습니다. Flex Sensor는 내부에 저항체가 포함되어 있어, 물체가 굽혀질 때 저항값이 변화하는 원리를 이용합니다. 이를 통해 손가락의 굽힘 각도를 정확하게 측정할 수 있습니다. Flex Sensor는 크기가 작고 가벼우며, 유연성이 뛰어나 손가락의 움직임을 방해하지 않습니다. 또한 저렴한 가격으로 구입할 수 있어 로봇 손 제작에 적합합니다. 다만 Flex Sensor는 온도, 습도 등 외부 환경 변화에 민감할 수 있으며, 장기간 사용 시 센서 성능이 저하될 수 있다는 단점이 있습니다. 따라서 이러한 한계점을 보완하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보입니다.
    • 3. 로봇 손 제작
      로봇 손 제작은 매우 복잡하고 어려운 과제입니다. 사람의 손은 27개의 뼈와 수많은 근육, 신경 등으로 구성되어 있어 그 구조가 매우 정교합니다. 이를 완벽하게 모방하기 위해서는 고도의 기술력과 첨단 부품이 필요합니다. 특히 손가락의 관절 움직임, 힘의 조절, 촉감 감지 등을 구현하는 것이 가장 큰 과제라고 할 수 있습니다. 최근 들어 3D 프린팅 기술, 스마트 재료, 센서 기술 등의 발전으로 보다 정교한 로봇 손 제작이 가능해지고 있습니다. 하지만 아직도 인간의 손과 같은 수준의 기능을 구현하기 위해서는 많은 연구와 개선이 필요한 상황입니다. 향후 로봇 손 기술이 더욱 발전한다면 의수 제작, 산업용 로봇, 서비스 로봇 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
    • 4. 실험의 한계와 해결방안
      로봇 손 제작 실험에는 다양한 한계점이 존재합니다. 첫째, 사람의 손과 같은 수준의 정교한 움직임을 구현하기 어렵습니다. 손가락 관절의 미세한 움직임을 정확하게 감지하고 제어하는 것이 쉽지 않습니다. 둘째, 촉감 및 힘 감지 기능을 구현하기 어렵습니다. 사람의 손은 피부와 신경 말단을 통해 물체의 질감, 무게 등을 감지할 수 있지만, 이를 모방하기는 쉽지 않습니다. 셋째, 내구성 및 내환경성이 부족할 수 있습니다. 실제 사용 환경에서 로봇 손이 견딜 수 있는 내구성과 내환경성을 확보하기 어려울 수 있습니다. 이러한 한계점을 해결하기 위해서는 다음과 같은 방안이 필요합니다. 첫째, 고성능 센서와 정밀한 구동 메커니즘을 개발하여 손가락 움직임의 정교성을 높여야 합니다. 둘째, 인간의 피부와 유사한 촉감 감지 기술을 개발하고, 힘 제어 기술을 향상시켜야 합니다. 셋째, 내구성과 내환경성이 뛰어난 재료와 구조를 적용해야 합니다. 이를 통해 실제 사용 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 로봇 손을 구현할 수 있을 것입니다.
    • 5. 기대효과
      로봇 손 기술의 발전은 다양한 분야에서 큰 기대효과를 가져올 것으로 예상됩니다. 첫째, 의수 제작 분야에서 큰 발전이 있을 것입니다. 현재 의수는 외관은 유사하지만 기능이 제한적인 경우가 많습니다. 하지만 로봇 손 기술이 발전한다면 보다 정교하고 기능적인 의수를 제작할 수 있게 될 것입니다. 이를 통해 장애인들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있습니다. 둘째, 산업용 로봇의 활용도가 높아질 것입니다. 현재 산업용 로봇은 단순 반복 작업에 주로 활용되고 있지만, 로봇 손 기술이 발전한다면 보다 복잡하고 정밀한 작업도 수행할 수 있게 될 것입니다. 이를 통해 생산성 향상과 제품 품질 향상을 기대할 수 있습니다. 셋째, 서비스 로봇의 활용도가 높아질 것입니다. 현재 서비스 로봇은 단순한 물건 운반 등의 작업을 수행하고 있지만, 로봇 손 기술이 발전한다면 보다 다양한 서비스를 제공할 수 있게 될 것입니다. 이를 통해 고령자 및 장애인 등 취약계층의 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것입니다. 이처럼 로봇 손 기술의 발전은 의수, 산업용 로봇, 서비스 로봇 등 다양한 분야에서 큰 기대효과를 가져올 것으로 예상됩니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      로봇 손 제작 과정에서 서브모터의 힘 부족과 Flex Sensor의 센서 값 유지 문제 등 한계점을 겪었지만, 이를 해결하기 위한 방안을 모색하고 실험을 통해 사람의 손 구조와 로봇 손의 작동 원리를 이해하게 되었습니다.
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