로봇에 「피부 감각」을 주어서 자기재생&재이용가능한 「인공피부」가 발표된다

로봇에 「피부 감각」을 주어서 자기재생&재이용가능한 「인공피부」가 발표된다

조직의 자기치유가 가능하고 압력이나 온도 등 센서를 내장할 수 있는 인공피부(전자인공피부)를 개발한 것을 콜로라도 대학교 볼더교 연구팀이 발표했습니다. 이 전자인공피부는 로봇의 표면이나 인간 피부에 따라 유연하게 붙일 수 있으므로, 로봇 암이 물건을 가졌을 때의 압력을 감지할 수 있는 것 이외에, 인간의 몸이 느끼는 듯이 하늘의 흐름이나 온도 등을 감지해서 송신·기록하는 것이 가능합니다.

콜로라도 대학교 연구팀이 개발한 전자인공피부는, 일정한 처리를 더하면 피부자신이 치유하는 「치유 능력」과 곡면에 딱 맞는 「유연성」, 그리고 비용을 억제해서 환경부하에 경감을 기대할 수 있는 「완전한 재활용성」3가지 특징을 갖춥니다.

전자인공피부란, 센서 등 전자기기나 전기회로 등을 내장한 유연한 소재에 의한 인공 피부입니다.

Electronic skin

그 유연성에 의해, 손 등 복잡한 곡면에 붙이는 것이 가능해지고, 로봇이나 인간의 의수 등에 「피부 감각」을 주어서 감각을 기록하는 것이 기대되고 있습니다.

이 유연성은 현재 전자회로의 주류인 프린트 기판(PCB)이 가지지 않은 특징. PCB 대부분은 경질해서 평평한 소재에 전자회로를 만드는 것이 전제의 기술이므로, 손이나 팔과 같은 곡면상에 전자회로를 만드는 것이 어렵다고 여겨지고 있습니다.

PCB와 비교해도 좋은 것만으로 보이는 전자인공피부입니다만, 큰 문제가 2가지 있습니다. 그것은 「비용」과 「성능」입니다. 전자인공피부는 실리콘이나 나노 입자, 나노 와이어, 나노튜브, 그래핀 등 유기 트랜지스터를 사용하는 것에 의해, 유연하면서 전자회로를 구축할 수 있습니다. 그러나, 발전 도상이라고 할 것도 있어, 비용과 성능을 양립하면서 작성하는 것이 어려운 것이 현상입니다.

2017년에 휴스턴 대학교에서 발표된 전자인공피부는 재료에 고무와 폴리머를 사용하는 것으로 신축성을 갖게 하고 있는 것입니다만, 대량생산할 때는 비용을 억제하기 위해서 연구중에 사용된 고도인 폴리머오의 대신에 「저비용으로 잘 유통하고 있는 대체품을 이용한다」라고 하는 방법을 선택할 예정입니다.

한쪽에서, 이번 콜로라도 대학교 볼더교가 발표한 전자인공피부에도 고도인 폴리머가 사용되고 있습니다. 그러나, 소재 안에는 저비용으로 잘 유통하고 있는 것도 이용되어 있으므로 저비용으로 생산을 기대할 수 있습니다.

그리고, 발표된 전자인공피부에는 저비용화를 가능하게 하는 특징이 2가지 있습니다. 하나는 「소재에 100퍼센트가 재활용으로 재이용 가능한다」라고 하는 것. 깨지면 전자인공피부를 센서도 포함시켜서 파쇄하고, 소재와 함께 에탄올에 넣어서 서로 섞으면 소재의 폴리머 결합이 풀어져서 재료로 재이용 할 수 있는 것 이외에, 전자회로 등에 사용되는 나노 입자 수준의 은이 용액의 밑바닥에 침전하므로 이쪽도 재이용이 가능합니다.

두 번째 특징은 「인공피부가 자기치유한다」라고 하는 것입니다. 작은 사이에 들어간 정도의 손상이라면, 섭씨 80도 정도의 열을 더해서 프레스 하면, 원래대로 돌아갑니다. 이 특징을 만들어 내는 요인은, 소재에 새개발한 「공유결합 폴리머」와 「나노 입자 수준의 은」을 이용한 점에 있습니다. 폴리머 공유결합은, 전술한 처리된 열과 프레스를 더하면 다시 결부되므로 치유를 가능하게 합니다. 또, 나노 입자 수준의 은이 재이용 가능하므로 비용을 억제할 수 있습니다.