ElastoSight: 로봇 내부 촉진에서 다중 모달 힘 및 기하학적 추정을 위한 소형 촉각 센서

로봇 촉진을 통한 내부 상황에서 조직의 생체역학적 특성을 접촉 기반으로 평가하는 것은 질병 진단에 중요합니다. 그러나 접촉한 조직의 상호작용 상태 및 물리적 특성에 대한 원거리 정보를 실시간으로 획득하는 것은 여전히 도전 과제입니다. 신기술로서 내시경 광학 단층촬영(OCT)은 내강 장기의 3차원(3D) 미세 구조 및 미세 병변을 실시간으로 시각화하는 뛰어난 능력을 입증했습니다. 이를 바탕으로, 본 연구에서는 micrometer 해상도에서 접촉 힘과 기하학적 변형의 다중 모달 측정을 가능하게 하는 새로운 소형 OCT 기반 촉각 센서인 ElastoSight를 개발합니다. 한편, 우리는 기계 조립을 통해 PDMS 필름을 OCT 프로브에 신속하게 장착하기 위해 이형 고정 메커니즘을 제안합니다. 구형 접촉을 예로 삼아, 우리는 200 µm, 300 µm 및 400 µm의 필름 두께를 포함한 세 가지 구성에서 접촉 기반 보정을 위해 헐츠 접촉 이론을 채택합니다. 결과는 힘 감지 성능이 작은 변형 범위 내에서 헐츠의 접촉 이론을 준수하고 큰 변형 범위에서 지수적 접촉에 부합함을 나타냅니다. 민감도 분석은 다양한 필름 두께가 측정 안정성과 작동 범위에 미치는 영향을 설명합니다. 세 가지 구성에 대해 최대 형태 관측 오차는 실험적으로 0.15 mm 이하임이 입증되었습니다. 제안된 ElastoSight는 폭넓은 적용 가능성을 보여주며 미래의 다중 모달 촉각 센서에 대한 새로운 방향을 제시합니다.