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마찬전기 발전소자로 출력된 전기적 신호를 이용한 질감인식

Title
마찬전기 발전소자로 출력된 전기적 신호를 이용한 질감인식
Other Titles
Texture recogntion using electrical signals output by triboelectric generator
Author
임재은
Alternative Author(s)
Lim, Jae Eun
Advisor(s)
박완준
Issue Date
2019-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
본 논문의 요지는 현재 가장 각광받고 있는 인간의 감각에 대한 기계적 인지는 인공신경망(ANN)을 적용한 기계학습을 적용하여 다양한 산업 분야에 응용성을 확대하고 있다. 시각과 청각 분야는 이미 고유 Pattern 신호 발생/분석으로 자율주행, 언어번역기, 가상현실구현 등 광범위한 응용 기술의 실현 단계에 도달해 있다. 반면, 촉각인지 분야는 여전히 미지의 영역이다. 미흡한 현재 상황에 대조적으로 이전보다 로봇의 적용분야가 다양해지고, 훨씬 다양한 능력이 요구되고 있다. 그렇기 때문에 미흡한 감각의 개척이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 촉감에 대한 기계적 인지를 구현하기 위해, 생리학적 촉감 인지에서 핵심적인 역할을 수행하는 미세한 패턴과 진동을 감지할 수 있는 fast adapting (FA) 특성을 지닌 촉각 수용체와 동일한 기능을 갖는 촉각센서를 제안하고, 이에 대한 촉감인지 능력을 검증한다. 현재까지 제안된 촉각 센서는 slow adapting (SA) 특성을 지닌 촉각 수용체를 모방한 힘 또는 압력 센서로 제한되어있다. 현재 진행된 소자의 문제점은 작은 압력에 대해 둔감하였기에 더 민감한 소자가 필요한 상황이다. 이와 같은 문제점에 해결책으로 본 논문에서 Triboelectric generator (TEG)를 도입한다. TEG는 기존의 소자보다 빠른 응답속도를 가지고, 높은 민감도를 가진다. 그리고 TEG의 출력신호는 인간의 FA 수용체의 신호와 매우 유사하기 때문에 FA 수용체를 모방하기에 가장 적합하다. 이번 연구가 제안하는 촉각 센서는 정전하의 접촉 특성을 기반으로 하는 Triboelectric effect를 이용한 촉각 센서이다. 본 연구의 소자는 자가발전으로 동작하며, 촉감검지의 기본 요인인 표면 접촉 진동을 인간 촉각 수용체 수준에 필적하는 반응속도와 출력 특성을 구현 하였다. 제안하는 촉각 센서는 Triboelectric effect를 유도하기 위해 전기음성도가 서로 반대되는 PET와 PTFE를 이용하여 제작하고, 인공 지문 구조를 부착하여 구성하였다. 촉각 센서의 인지능력을 검증하기 위해서 미세 촉감 패턴으로 구성된 12가지의 서로 다른 Fabric의 전기적 출력 신호로부터 구성된 Pattern을 기계학습법 알고리즘을 적용하여 학습에 의한 분류를 수행하였다. 그 결과로 제안하는 센서는 인간의 인식능력인 60 % 이하보다 훨씬 높은 90 % 이상의 인식률을 확인하였다.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/99729http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000434982
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > ELECTRONICS AND COMPUTER ENGINEERING(전자컴퓨터통신공학과) > Theses (Master)
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