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191 검색 결과: 로봇

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다양한 액적거동 조종이 가능한 신형 “액적로봇” 개발

중국과학원 화학연구소 쑹옌린(宋延林) 연구팀은 자기장으로 2개 강구(steel ball)를 제어하는 방식을 통해 최초로 액적에 대한 절단, 이동, 방출, 회전 등 다양한 동적거동 제어를 구현하였다. “액적로봇”이라 명명된 해당 시스템은 화학반응 자동화 분야에 밝은 잠재력이 전망된다. 해당 성과는 “Science Advances”에 게재되었다.
액적 제어는 일상생활과 산업생산에 중요한 응용가치가 있다. 냉각/온도 낮추기, 결빙방지부터 미세유체제어, 물 수집에 이르기까지 모두 액적거동 정밀제어를 떠날 수 없다. 하지만 기존의 대부분 연구는 간단한 액적 이동거동 밖에 구현하지 못한 상황으로서 실제 응용 중의 복잡한 수요를 충족시키기는 어렵다.
연구팀은 자기장으로 2개 강구를 제어해 액적을 조종하였다. 자기장 조절을 통해 강구의 위치 및 중심거리를 변화시킬 수 있는데 강구 중심거리 변화는 액적이 받는 저항력을 재분배할 수 있는 원인으로 다양한 액적 동적거동 구현이 가능하다.
실험에서 연구팀은 다양한 액적거동 제어 메커니즘 분석을 통해 액적 이동시의 저항력은 주로 2개 강구의 전방 삼상선과 후방 삼상선에서 유래하며 강구 중심거리 변화는 상기 2개 부위 저항력의 변화를 발생시킨다고 주장한다.
중심거리가 알맞을 경우 전후방의 저항력은 상호 어우러져, 액적은 강구에 끌려 움직이게 되고 따라서 액적 이동거동이 발생한다. 또한 자기장을 조절해 강구를 회전시켜 액적 회전거동을 구현할 수도 있다.
연구팀은 공기 중 물방울 조종방법을 다양한 시스템에 확장시켰다. 강구에 대한 친수처리 후 공기 중 물방울 조종 외에 오일 중 물방울 조종도 가능하다. 초소수성(superhydrophobicity) 처리를 거친 강구는 수중에서 유적(oil droplet) 및 기포를 조종할 수 있다. 이러한 조종방법은 수직 표면, 반폐쇄 도관 등 복잡계 표면 및 유한공간에서도 활용될 수 있다.
해당 액적 조종방법은 자동화 화학반응에 이용될 수 있다. 아울러 동 방법으로 고체 과립을 수집하고 도관 내 이물질도 제거할 수 있는 등 임상의학 분야에 잠재적 응용가치가 있다.

2

운동, 변형, 변색이 가능한 다기능 마이크로 연체로봇 개발

중국과학원 선전(深圳)선진기술연구원은 생물의학, 환경 모니터링 등 분야에서의 응용이 기대되는 운동, 변형, 변색 통합화 다기능 마이크로 연체로봇을 개발하였다. 해당 성과는 “Advanced Functional Materials”에 게재되었다.
기존 연구에서 연구팀은 복잡환경 조건에서 임무 수행이 가능한 마이크로 연체로봇 개발을 시도하였으나 로봇 구조 설계 및 재료 성능의 제한을 받아 기능 및 응용장면이 제한적인 마이크로 연체로봇 밖에 개발하지 못했다.
밀리미터 크기에 버들잎뱀장어(leptocephalus) 유생의 외형을 갖춘 해당 마이크로 연체로봇은 문어의 환경적응 능력이 강한 특성을 모방해 구조 설계, 재료 성능 협동의 어려움을 극복하였는데 이 또한 동 로봇의 가장 큰 혁신이다.
해당 마이크로 연체로봇은 자기장 방향 및 주파수 조절에 따라 수중에서 기기(crawling), 구르기(rolling), 흔들기(swing), 나선식 전진(spiral forward) 등 다양한 형태의 운동을 구사할 수 있다. 뿐만 아니라 높이 2 mm와 너비 450 ㎛ 두 가지 규격의 협착통로를 통과할 수 있다.
운동기능 외에도 변형, 변색이 가능한데 자체 크기보다 작은 구멍에 맞닥드릴 경우 광열 작용 하에 부피를 몸체 크기의 35%로 축소해 통과할 수 있으며 온도 변화시 자체 색깔 변화로 주위 환경의 변화를 실시간으로 반영할 수 있다.
기존에 연구팀이 함수초(mimosa), 카멜레온 등 생물을 모방해 개발한 마이크로 연체로봇은 기능이 상대적으로 단일하였지만 이번에는 다양한 형태의 운동, 자가감지 변색, 자가적응 변형의 다기능 융합을 달성하였다. 이는 설계 이념의 한차례 혁신으로서 마이크로 연체로봇 응용을 생물의학, 환경 모니터링 등 분야에로 확장시킬 전망이다.

3

인두 면봉 샘플링 로봇 시스템 개발 완료

중난산(钟南山) 연구팀은 선양(沈阳)자동화연구소와 공동으로 신형 지능형 인두 면봉 샘플링 로봇 시스템을 개발 완료하였다. 첫 번째 임상 시험에서 피험자에 대한 효과적인 샘플링을 완성하였고 샘플링 강도가 균일하게 나타나 단계적인 성과를 달성했다.
코로나바이러스감염증-19(COVID-19, 이하 “코로나19″로 약칭) 확진은 2차의 핵산 양성 검사 결과가 필요하고 완치 퇴원에는 3차의 핵산 음성 결과가 필요하다. 또한, 그 기간에 여러 차례의 생물학적 샘플 검사가 진행된다. 현재, 핵산 검사는 코로나19 감염의 주요 검사 방법이며 인두 면봉법은 주요 샘플링 방법이다. 인두 면봉 샘플링 과정에서 의료진은 환자와의 밀접 접촉으로 인해 교차 감염의 위험이 높다. 또한, 의료진의 수준 차이, 심리 상태 변화 및 불규칙한 샘플링 사양으로 인해 가짜 음성 반응이 나타날 수 있다.
2020년 2월 24일 부터 시작된 초기의 로봇 도면 구성과 로봇의 최종 구성 소자 제조, 시스템 구축 및 초기 조립, 중기의 광저우의과대학교 제1부속병원의 과학 윤리 검토, 후기의 조립 및 제1단계 테스트를 거처 마침내 신형 지능형 인두 면봉 샘플링 로봇 시스템이 개발을 완료했다.
신형 지능형 인두 면봉 샘플링 로봇 시스템은 뱀 모양의 로봇 팔, 쌍안 내시경, 무선 전송 장치 및 인간-설비 상호작용 단말기로 구성되었다. 로봇은 원격 인간-설비 공동 작업을 통해 부드럽고 신속하게 인두 면봉 샘플링 작업을 완료할 수 있다.
해당 로봇 시스템은 2월 28일에 광저우의과대학교 제1부속병원에서 본격적으로 20명의 피험자에 대한 임상 시험을 진행하여 지금까지 80개의 샘플을 수집했다. 세포학적 검사 결과, 로봇의 인두 면봉 샘플링의 1차 성공률은 95% 이상으로 비교적 높은 품질에 도달하였고 효과적인 샘플링과 샘플링 강도의 균일성을 달성하였으며 피험자는 모두 목 부위가 붓거나 출혈 등의 부작용이 나타나지 않았다.
3월 8일, 연구팀은 처음으로 핵산 양성 진단에 인두 면봉 샘플링 로봇을 사용했다. 해당 성과는 인체 조직과 밀접 접촉하는 작동형 로봇에 초점을 맞추어 의료진의 감염을 방지하고 생물학적 샘플 채집의 표준화와 품질 보장을 향상시킬 수 있다.
중난산 연구팀의 최신 연구 성과:
제1차 코로나19 학제간 연구 온라인 포럼에서 코로나19 감염 검사를 위한 면역글로불린 M(IgM) 신속 검사 스트립 및 항온 증폭 칩을 발표했다.
해당 “신속 검사 스트립”은 유세포 분석법을 통해 달성하는데 코로나19 감염 7일 후 또는 증상이 나타난 3-4일 후에 IgM을 검출할 수 있다. 이는 핵산 검사를 보완할 수 있으며 의심사례 배제에 아주 중요하다.
해당 “항온 증폭 칩”은 동시에 여러 환자에 대한 검사를 진행하고 코로나19와 인플루엔자 A, B및 기타 바이러스를 구분할 수 있다. 코로나19와 인플루엔자는 증상이 비슷하고 CT 결과도 비슷하여 진단에 혼란을 준다. 해당 방법은 코로나19와 인플루엔자 바이러스를 구분하기 위해 아주 중요하다.

4

생체모방 로봇 물고기 50M 수영 세계 신기록 달성

남방과학기술대학교 공학대학 기계에너지원공학학부 왕정(王峥) 연구팀과 홍콩대학교 연구팀이 공동으로 개발한 생체모방 로봇 물고기 VAYU Fish(“VAYU”로 약칭)가 26.79초의 성적으로 “로봇 물고기 50M 수영”의 세계 기록을 경신함과 아울러 “기네스 세계 기록” 인증을 획득했다.
생체모방 로봇 연구는 연성 재료, 구조 설계, 바이오닉 공학, 마이크로 전자, 제어 및 컴퓨터과학 등 다양한 분야의 기술과 관련된다. 수중 연구 분야에서, 생체모방 로봇 물고기는 전통적인 프로펠러를 이용한 추진 방식이 아닌 생체모방 꼬리 흔들기를 이용하였고 소음이 작고 에너지 소모가 적으며 환경을 오염시키지 않기에 수중 모니터링, 수중 안전 및 생물 과학 연구 등 분야에서 중요한 가치가 있다.
연구팀은 선전 룽강(深圳龙岗)에 위치한 홍콩중문대학교 선전캠퍼스 수영장에서 기네스 세계 기록에 도전했다. 2명의 계시원 및 3명의 증인과 함께 수중에 3대의 고정 카메라를 설치했다. 최종, VAYU는 26.79초의 성적으로 50m 결승선에 도달하여 세계 신기록을 세웠다. VAYU는 여자 50m 평영 세계 기록(29.40초)과 여자 50m 배영 세계 기록(26.98초)을 초과하였고 남자 50m 평영 세계 기록(25.95초)보다 불과 0.84초 늦었다.
기존의 실험실 조건에서 다양한 기술 방법을 이용한 순간적 제어 가능 조건에서 로봇 물고기의 고속 수영을 달성했지만 오픈된 수역의 자연 조건에서 로봇 물고기의 수영 속도는 여전히 자연 어류보다 훨씬 낮다.
VAYU 로봇 물고기 프로젝트는 세계 최고의 고속 수영 생체모방 로봇 물고기 개발을 목표로 한다. 연구팀은 지난 5년간 여러 차례의 설계를 거쳐 평균 1.87m/s의 롱풀 수영 속도를 달성했다. 향후, 연구팀은 계속하여 미지에 도전하고 설계 및 제어를 최적화하여 생체모방 로봇 물고기의 속도를 지속적으로 업그레이드시키고 해당 기술 분야에서 해당 기술의 적용을 촉진할 예정이다.

5

중국 최초로 로봇 보조 전체 뇌혈관 조영술 성공

서우두(首都)의과대학교 부속베이징톈탄(天壇)병원은 자체로 개발한 “루반(魯班)” 최소침습 혈관중재술 로봇을 이용하여 중국 최초로 로봇 보조 전체 뇌혈관 조영술을 시행했다. 의료진은 모니터링실에서 원격조종을 통해 1명의 산시(陝西) 여성 환자의 좌/우경동맥, 쇄골하동맥, 추간판동맥 등 혈관 조영술을 정밀하게 수행했다.
뇌혈관조영술은 조영제 동맥혈관 주입을 통해 뇌내 주요 혈관의 형태, 부위, 분포 및 경로를 X선 검사하는 기술로서 뇌혈관질환 검사에 광범위하게 이용되며 특히 동맥류, 동정맥기형 등에 대한 정성/위치확정 진단에 이용된다. 일반적으로 해당 수술 전체 과정에서 의료진은 방사선에 노출되며 엄밀한 방호 조치를 채택하지만 장기간 해당 작업에 종사할 경우 일정한 위험성이 존재한다. 로봇의 참여로 의료진은 복사 위험과 멀리할 수 있다.
“루반” 수술 로봇은 베이징톈탄병원 리유샹(李佑祥) 임상 연구팀과 베이징이공대학교 샤오난(肖楠) 로봇 기술 연구팀은 공동으로 과기부 “혈관내 중재술 로봇의 임상 응용 연구” 국가중점 연구개발 프로젝트의 지원 하에 개발한 완전한 자체 지식재산권을 보유하고 있는 최소침습 혈관중재술 로봇 시스템이다. 연구팀은 프로젝트 이행 과정에서 동일 구조형 다중 기계 협동 튜브 스레드(Tube thread) 전달, 무균 격리 비고정 연합 동력전달 등 많은 항목의 최소침습 중재술 로봇의 핵심 기술을 파악했다.
현재 “루반” 수술 로봇의 조작 범위는 주로 수술실 외부에서의 조작에만 적합하다. 5G 기술의 발전에 따라 혈관 중재 로봇은 지역 한계를 벗어난 수술을 달성할 전망이다.

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플렉시블 OLED 생산라인용 로봇의 응용 성공

시아순(SIASUN:新松)이 자체적으로 개발한 중국 첫 플랙시블 OLED 로봇이 중국 내 유명기업에 성공적으로 응용되었다. 이로써 중국은 중국 외 기술장벽을 극복한 자국산 로봇을 최초로 고급 유연성 스크린 생산라인에 도입해 플랙시블 OLED 운반 핵심장치의 중국산을 달성하였다.
OLED 패널은 LCD 패널에 비해 더 얇고 가벼우며 밝을 뿐만 아니라 전력소비가 적고 응답이 빠르며 해상도가 높고 유연성이 양호한 등 장점을 보유한다. OLED 패널의 유기플라스틱층은 얇고 유연하기에 관련 생산공정에 있어 클린로봇기술에 대한 요구도 더 엄격하다. 기존의 중국산 플랙시블 OLED 생산라인은 전부 중국 외 생산설비를 도입하였는데 이는 관련 생산공정의 중국산 달성을 크게 제한하였다.
SIASUN이 자체적으로 개발한 플랙시블 OLED 로봇—SCARA 매니퓰레이터(manipulator)는 고성능 제어시스템, 기계본체설계 및 정밀 리포지셔닝(repositioning) 등 기술을 확보해 여러 어려움을 극복하였다.
연구팀은 센서 스캐닝 및 소프트웨어 알고리즘을 통해 해당 로봇에 완전 새로운 중국산 “대뇌”를 부여함으로써 Alignment 자동 교정, 둘씩 잡아서 놓기, 데이터 리포팅 등 기능 수행은 물론 분석 장치의 복잡 다양한 위치 식별을 가능케 했다. 아울러 로봇 동작 조정 및 회전각도 보상을 구현해 로봇의 “눈과 손” 협동을 달성함으로써 생산라인에서의 각종 복잡한 작업의 수행을 보장하였다.

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중국산 복강경 로봇 개발

중국이 자체 개발한 투마이(图迈)TM 복강경 수술 로봇이 상하이에서 로봇 보조 복강경 근치적 전립선적출술(RALRP)을 완성했다. 이는 중국산 복강경 수술 로봇이 완성한 첫 RALRP수술로서 어려운 비뇨외과에서 복강경 수술 로봇이 달성한 획기적인 성과이다.
근치적 전립선적출술은 초기 전립선암에 대한 근치요법이다. 기존의 복강경 수술과 비교할 경우, 로봇 보조 수술은 실제 입체 수술 시야, 정밀 제어 손목형 기계 등 장점을 보유하고 있기에 수술 시간을 단축하고 수술 상처를 줄이며 신경과 혈관 보호에 유리할 뿐만 아니라 환자 만족도도 높다. 현재, 미국의 85% 이상의 전립선 적출술은 로봇 보조 수술로 완성한다.
로봇 보조 수술은 최근 외과 발전의 방향과 추세이지만 중국의 로봇 보조 수술 시스템은 수입에 의존하기에 가격과 유통채널에 큰 한계가 있다. 투마이TM 복강경 로봇 시스템은 성능이 우수하여 다양한 특수 수술 보조 기능을 구현한다.
투마이TM 복강경 로봇은 기본 기술에서 자체 혁신을 달성하고 산업화 과정에서 일련의 “병목” 문제를 해결했다. 동종 수입 제품에 비해 의사의 조작 경험을 최적화하고 설비 유지보수와 재료소모 비용을 절감할 수 있다. 현재, 임상 시험과 산업화를 안정적으로 추진하고 국가약품감독관리국의 “혁신 의료기기 특별심사절차”에 들어갔다.
복강경 로봇은 수술 로봇의 가장 중요한 연구 방향으로 의료기기 분야의 항공모함으로 불린다. 투마이TM 로봇의 전립선 적출술에서의 성공적인 응용은 중국산 복강경 로봇이 좁은 해부 공간에서의 복잡한 병증 수술을 진행할 수 있는 능력을 구비하였음을 의미한다.
향후, 중국산 복강경 로봇 제품의 출시는 국제 첨단 기술을 임상에 보급하고 관련 주변 제품의 발전을 추진하며 의료 지출과 환자의 경제적 부담을 크게 경감할 전망이다.

8

세계 첫 액체상태 완전 유연성 지능로봇 개발

톈진대학교 정밀기기·광전자공학대학 황셴(黄显) 연구팀은 세계 첫 액체상태 완전 유연성 지능로봇을 성공적으로 개발해 유연전자산업 및 인체삽입의료기기 분야에 획기적 돌파구를 마련함으로써 손오공의 “72가지 변신술”을 구사할 수 있는 “혈관의사”를 양성할 전망이다. 해당 성과는 “Advanced Science”에 게재되었다.
유연전자소자는 초박, 유연성 및 확장 가능한 “유사피부” 특성을 보유하고 있기에 의료, 통신 등 분야에 광범위한 응용전망이 있다. 이론적 차원에서 유연전자기술로 개발한 초소형 “연체” 로봇은 반복적 형태 변화가 가능해 운동, 채취, 수송, 촉각감응 등 기능을 구현할 수 있다. 하지만 현 단계의 “연체로봇”은 전통적 강성(rigidity) 센싱 소자 및 회로에 의존하는데 이는 성능 구현을 심각하게 저해한다. 현대사회의 다원화된 수요에 비추어 “완전 유연성” 로봇 개발이 시급하다.
연구팀은 자연계의 해파리, 윤충 등 유연한 강장동물과 플랑크톤으로부터 영감을 받고 액적의 유연 무정형(amorphous) 특성 및 유연전자소자의 초박 유연 특성을 이용해 참신한 “지능 액적”—액체상태 완전 유연성 지능로봇을 구축했다. 해당 초소형, 완전 유연성, 프로그램 제어가 가능한 액체상태 지능로봇은 다양한 환경조건에서 운동, 변형, 센싱·측정 등을 구현할 수 있다.
해당 로봇은 양호한 운동 및 환경적응 능력을 보유하는 외에 온도센서, 습도센서, 광학센서, 응력센서, 글루코스센서, 식품독소센서 등 다양한 센서와 무선 에너지 수집 모듈을 탑재하므로 향후 유전자 서열측정, 화학합성, 약물전달 등 영역에 응용될 수 있다. 한마디로 인체에 진입해 검사·치료할 수 있는 “혈관의사”로 거듭날 전망인바 매우 중요한 과학적 의미와 응용가치가 있다.

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중국 첫 “로봇교통경찰” 근무에 돌입

2019년 8월 7일 오전, 허베이성 한단시(邯鄲市)공안국은 “한단 로봇교통경찰” 입대식을 가졌다. 같은 날 도로순찰/차량관리자문/사고감시경계 등 3개 모델 “로봇교통경찰”이 한단시에서 근무에 돌입했다. 이는 중국 도로에서 최초로 근무를 시작한 “로봇교통경찰”로서 중국 인공지능 교통관리의 서막을 열었다.
공안부 제1연구소가 “로봇교통경찰” 기술검정 및 검정보고서를 발부하였고 공안부 교통관리과학연구소가 로봇교통경찰의 기업기준 제정·심사 및 검사를 담당했다.
상기 3개 모델 “로봇교통경찰”은 외형, 무게, 높이, 색깔, 외부장식 등 외관 초안설계부터 장면·기능 응용, 구조 분해, 구조 안내도, 프로토타입 생산 및 도장, 완제품 조립, 완제품 성능시험까지 수백 번의 수정을 거쳤고 완제품 테스트, 현장 운행시험을 거쳐 최종적으로 기대효과를 달성했다.
이번에 투입된 로봇교통경찰은 자율적 감지/주행/식별 등 성능을 보유하며 전천후 24시간 전방위 완전 지능적 자동화 근무가 가능하다. 아울러 교통경찰을 도와 불법주차 단속, 무료주차시간초과 단속, 교통 지휘, 사람·차량 식별, 증명서 확인, 음성 상호작용, 서비스 안내, 현장 감시경계 등을 수행할 수 있는 기능을 갖추었다. 이외 기차역, 공항 등 주요 교통터미널에 응용 가능해 교통경찰의 노동강도를 효과적으로 줄일 수 있을 뿐더러 교통체증도 완화할 수 있다.

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최초 과학뉴스 기사작성 로봇 “샤오커” 발표

2019년 8월 1일, 최초 과학뉴스 기사작성 로봇—”샤오커(小柯)”의 본격 데뷔와 함께 “샤오커”의 첫 작품도 샤오커로봇채널(http://paper.sciencenet.cn/AInews/)에 발표되었다.
해당 프로젝트는 과기혁신 촉진 및 과학 보급 분야에서 획기적인 의미가 있다. 해당 로봇은 선진적인 기계알고리즘언어 및 영문 논문초록에 기반해 중국어 과학뉴스 기사 원고를 빠르게 작성할 수 있다. 작성된 기사는 전문가와 중국과학신문사 편집자의 이중 심사수정 및 정보보완을 거치면 일선 과학연구자의 주류 영문학술지정보 신속 구독의 수요를 대체적으로 충족시킬 수 있다. 또한 “로봇 글짓기” 기술을 이용해 과학연구논문을 공개화 과학보도자료로 전환시킴과 아울러 대중과 기타 매스미디어를 위해 최신 과학발전을 접근할 수 있는 창을 제공하는 등 과학보급사업 촉진에 큰 도움을 준다.
“샤오커” 로봇은 “글로벌 중국인과학자 사회화 인텔리전트네트워크 학술교류플랫폼” 구축 프로젝트의 서브프로젝트이다. 동 플랫폼 구축 프로젝트는 과학망(ScienceNet)에 기초하여 인터넷, 뉴미디어, 인공지능기술을 이용해 빠르고도 편리하며 지능적인 학술교류플랫폼을 구축하는데 취지를 둔다. 해당 프로젝트는 베이징시 하이뎬구(海澱區) 문화개발특별프로젝트의 자금 지원을 받았다.