The needs of the whole-body soft tactile sensor is emerging as interest in human-robot interactions increase. The whole body soft tactile sensors should be able to cover large area or curved surface because the surface of robotic body can be wide and curved. The durability against to the external force is also required due to the unexpected collision or repeated usage. Many researches have been studied to make whole-body soft tactile sensor. Especially, the piezoresistive method is advantageous for the whole body tactile sensor because of scalability and easy working principle. For example, EIT or wire stitching methods have made it possible to achieve the scalability and durability of the sensor. The piezoresistive type soft sensor has many advantages for whole-body sensing, but it has not been used so much in real application due to bad performances such as large hysteresis and low repeatability.
In this thesis, we aimed to make the whole-body soft tactile sensor by improving the performances of piezoresistive type soft tactile sensor with Carbon Nano tube (CNT) coated porous PDMS and interference reduction structure. The CNT-coated porous PDMS shows improved hysteresis, linearity, and repeatability compared with the polymer-conductive filler mixture. The offset drift phenomenon is investigated and its compensating algorithm is proposed. The trench-shape structures reduce the interference between the electrodes to allow for high sensor resolution and accuracy. The sensor was operated by array indexing, and the electrodes were made with conductive fabric to achieve the durability. As a result, it was possible to develop large-scale soft tactile sensor, which has low hysteresis, nonlinearity, and durability.
인간과 로봇의 상호 작용에 관심이 높아짐에 따라 전신용 유연 촉각 센서의 필요성이 대두되고 있다. 로봇 몸체의 표면은 넓은 곡면이 될 수 있기 때문에, 전신용 유연 촉각 센서는 넓은 영역이나 곡면을 커버 할 수 있어야한다. 또 예기치 않은 충돌이나 반복적인 사용에 노출되기 때문에 외력에 대한 내구성도 필요하다. 전신 유연 촉각 센서를 만들기 위해 많은 연구가 연구되어 왔는데, 그 중 압저항 소재를 이용하는 방법은 센서를 넓게 만들기 좋고 작동 원리가 간단하기 때문에 전신 촉각 센서를 만드는데 유리하다. 예를 들어, EIT 또는 와이어 스티칭 (wire stitching) 방법을 통해 센서의 확장성과 내구성을 달성 할 수있었다. 압저항 소재를 이용한 유연 촉각 센서는 전신용 유연 촉각 센서를 만드는데 많은 장점이 있지만 큰 히스테리시스 및 낮은 반복성과 같은 단점 때문에 실전에서는 그다지 사용되지 않았다. 본 논문에서는 Carbon Nano tube (CNT) 코팅 다공성 PDMS와 간섭 억제 구조를 이용해서, 성능을 높인 전신용 유연 촉각 센서를 제작하고자 하였다. CNT 코팅 된 다공성 PDMS는 폴리머-전도성 필러 혼합물에 비해 향상된 히스테리시스, 선형성 및 반복성을 보여준다. 또 초기 저항값이 변하는 오프셋 드리프트 현상을 분석하고 이에 대한 보상 알고리즘을 제안했다. 트렌치 형상 구조는 높은 센서 분해능과 정확도를 위해 전극 간의 간섭을 줄였다. 센서는 어레이 인덱싱 (array indexing)에 의해 작동되었고, 전극은 전도성 패브릭으로 만들어 내구성을 얻었다. 결과적으로 히스테리시스, 비선형 성 및 내구성이 낮은 대규모 소프트 촉감 센서를 개발할 수있었다.
